COMPONENTES DEL ALTERNADOR

Exceptuando las peculiaridades de cada tipo, los alternadores están constituidos por un inducido o estator formado por una serie de bobinas, que en el caso de este equipo eléctrico están fijas, mientras que el inductor o rotor es el que se mueve, girando en el interior del estator.

La polea de tracción es el componente exterior que transmite el movimiento del motor térmico, a través de la sujeción en las paredes laterales de una o varias canales (V o micro V).

La Carcasa (4) comprende a los elementos de cierre por ambos lados. Son generalmente fabricadas en fundición de aluminio con grandes orificios destinados a la ventilación, permitiendo la circulación del aire necesario para su refrigeración y control de temperatura de los componentes internos. Se distingue la tapa delantera o de accionamiento de la tapa trasera o del grupo regulador y anillos. En su interior alojan un par de rodamientos que permiten mantener en una distancia de entrehierro adecuada entre rotor y estator. Finalmente en su parte exterior se encuentran los anclajes que sujetan el equipo eléctrico al motor endotérmico.

En el interior y al medio se encuentra el Estator, conformado por un paquete de láminas de acero magnéticas ensambladas describiendo una corona circular (Núcleo) que interiormente es troquelada dejando ranuras donde se alojan las bobinas inducidas y otras ranuras para su acoplamiento y ensamblaje con las carcasas, que cierran el conjunto.

Entenderemos bobinas inducidas al conjunto de espiras que se encuentran afectadas por un campo magnético variables, en las cuales se genera electricidad. Normalmente el inducido lo forman tres bobinas (trifásico) conectadas entre sí y aisladas eléctricamente de la estructura que las contiene, repartidas uniformemente en toda su periferia.

El sentido en que está enrollada la bobina crea polos magneticos alternativos, norte y sur, cuando la bobina está proporcionando electricidad al exterior. Estos polo magnéticos serán mayores mientras mayor sea la intensidad proporcionada por el alternador.

Las tres bobinas se colocan desfasadas en el núcleo, dado que una vuelta corresponde a 360°, al existir tres bobinas o fases cada una de ellas se sitúa a 120° respecto a las otras dos bobinas.

Se utilizan dos maneras de conectar los extremos de las bobinas inducidas entre sí: la conexión en estrella y la conexión en triángulo, que se diferencian por su corriente y tensión en obtenida en bornes.

Se entenderá que está conectada en estrella cuando todas se unen en un extremo común. En este tipo de conexión la electricidad sale al exterior a través de los tres extremos libres de las bobinas, pudiendo salir del punto de unión común o punto neutro

En las conexiones en triángulo las bobinas están conectadas en sus extremos distinguiéndose tres puntos de unión y es en ellos por donde sale al exterior la electricidad.

El Rotor o inductor es un conjunto robusto y equilibrado dinámicamente. Está formado por un eje de acero, que apoya por sus dos extremos en las carcasas o soportes exteriores en rodamientos. Montadas a presión en el eje van las dos mitades de la pieza que constituye los polos del rotor, que tienen forma de garra y se intercalan unos entre otros, entrando recíprocamente los de una mitad dentro de los huecos existentes entre los de la otra mitad. En el interior de estas dos mitades se aloja una bobina, que constituye el devanado de excitación. Los extremos de la bobina se conectan a los anillos rozantes, montados a presión en un extremo del eje y aislados eléctricamente de él. El diámetro de estos anillos es pequeño al objeto de reducir la velocidad de superficie al mínimo, con lo cual se atenúa el desgaste de las escobillas.

Contra los anillos rozan las escobillas, a través de las cuales entra y sale la corriente a la bobina. El paso de corriente por ella, forma un campo magnético que se ve reforzado por el núcleo que suponen las dos mitades de las piezas polares. Según el sentido de paso de corriente por la bobina, en todas las garras de una mitad se forman los polos norte y en las otras los polos sur.

El Conjunto o puente rectificador, es una asociación de diodos montados en parejas por fase conectándose a la salida de ella, de modo que uno queda situado entre la salida de la fase y positivo, en sentido de conducción y el otro entre la salida de fase y masa, en sentido de bloqueo. De esta manera debido a las tres fases el conjunto queda constituido por mínimo seis diodos, conexionados a las fases del estator formando un rectificador de onda completa, obteniendo una corriente continua de salida del alternador. Los diodos corresponden a un componente electrónico formado por semiconductores que tiene la propiedad de ser en un sentido un buen conductor y en el opuesto aislante.

Otro aspecto a considerar es la temperatura admisible de trabajo de los diodos, la cual está limitado y, por ello, debe evacuarse el calor de las zonas donde se alojan, tanto los de potencia como los de excitación. Con este fin se montan sobre cuerpos de refrigeración, que por su gran superficie y buena conductibilidad térmica son capaces de evacuar rápidamente el calor a la corriente de aire refrigerante. En algunos casos, para mejorar esta función, estos cuerpos están provistos de aletas.

Finalmente se agrega en el sistema de carga el regulador de tensión, que puede estar dentro o fuera del alternador.

Debido a que el régimen del motor es variado, la tensión obtenida es fluctuante, pero debe mantenerse dentro de ciertos valores límites que permitan el funcionamiento correcto de los componentes eléctricos y electrónicos del vehículo. La regulación de tensión queda entregada a este dispositivo que actúa sobre la corriente de excitación del alternador (bobina Inductora) modificando el campo magnético aumentando o disminuyendo en función de los valores de tensión a los cuales es sometida la batería y el sistema de carga.

Los modelos más simples son de contactos con una forma similar a un relé, de uno o más núcleos. El control de la corriente de excitación se realiza mediante el cierre o abertura de contactos incorporados en una armadura que son gobernados por el electromagnetismo producido en la bobina del relé, según la tensión y corriente producida a la salida del alternador.

Las exigencias planteadas en cuanto a duración, exactitud de regulación y menor mantenimiento, junto con el desarrollo tecnológico alcanzado en los últimos años en electrónica, han hecho posible el empleo de los transistores en los equipos de regulación, consiguiéndose de esta forma fabricar reguladores electrónicos en los que se suprimen los contactos y partes móviles, que son causa de frecuentes desajustes por desgaste y rotura. Sus pequeñas dimensiones y reducido peso, así como su elevada resistencia contra sacudidas, hacen posible incluso montar este regulador sobre el alternador, con las ventajas que ello reporta.

En las aplicaciones específicas, se distinguen los reguladores de contactos con ayuda electrónica y los que son totalmente electrónicos. En ambos, los principales componentes son los diodos y transistores.

El transistor es un elemento electrónico formado por la unión de dos diodos en oposición, capaz de regular el paso de corriente en un circuito eléctrico. Esencialmente el transistor desempeña una labor similar a la de un relé, controlando corrientes elevadas.

Exteriormente el transistor presenta diferentes formas y estructuras , pero disponen de tres bornes denominados respectivamente emisor, colector y base, el último de los cuales actúa como barrera aislante de los dos anteriores, de manera que no existe conducción de corriente entre el emisor y el colector mientras no se aplique tensión a la base.

Dependiendo del tipo de unión de los diodos que lo forman, un transistor puede ser del tipo PNP o bien del tipo NPN. La diferencia entre los mismos reside en la dirección de la corriente principal de paso. La figura muestra el símbolo y terminales de un tipo PNP.

Las imágenes muestran dos tipos de transistor, en los cuales, la corriente principal Ic entre el emisor y el colector está controlada por la corriente Ib establecida entre el emisor y la base, es decir, solamente se establece corriente en el circuito emisor-colector, cuando previamente se ha establecido en el circuito emisor-base.

En el transistor del tipo PNP, la corriente de base circula en el sentido emisor-base y la corriente principal lo hace en el sentido emisor-colector. En el transistor del tipo NPN, los sentidos de ambas corrientes son contrarios a los anteriores, aunque el funcionamiento es similar.

Otro componente electrónico utilizado es el diodo Zener que en sentido directo funciona como otro normal, pero que montado en sentido inverso permite el paso de corriente cuando se le aplica una determinada tensión, denominada tensión de Zener. Antes de alcanzado este valor, el diodo no conduce, comportándose como un diodo normal. Su símbolo y esquema de montaje es el representado en la figura.

El Tiristor es un diodo cuyo funcionamiento está controlado por un tercer borne denominado terminal de disparo. La Figura muestra su símbolo y conexionado.

Este componente electrónico tiene un comportamiento similar al de un diodo normal cuando se aplica tensión en sentido inverso. Sin embargo, para que conduzca en sentido directo (de ánodo a cátodo), es necesario establecer previamente una corriente desde el terminal de disparo al cátodo, tras lo cual, la corriente directa no se interrumpe, aunque desaparezca la existente entre el terminal de disparo y el cátodo. Para que deje de conducir, es necesario anular la corriente entre ánodo y cátodo, es decir, la corriente directa.