Alternadores y reguladores de tensión

El alternador igual que la antigua dinamo, es un generador de corriente eléctrica que transforma la energía mecánica que recibe en su eje en energía eléctrica que sirve ademas de cargar la batería, para proporcionar corriente eléctrica a los distintos consumidores del vehículo como son el: el sistema de alimentación de combustible, el sistema de encendido, las luces, los limpias etc.El alternador sustituyo a la dinamo debido a que esta ultima tenia unas limitaciones que se vieron agravadas a medida que se instalaban mas accesorios eléctricos en el automóvil y se utilizaba el automóvil para trayectos urbanos con las consecuencias sabidas (circulación lenta y frecuentes paradas). La dinamo presentaba problemas tanto en bajas como en altas revoluciones del motor; en bajas revoluciones necesita casi 1500 r.p.m. para empezar a generar energía, como consecuencia con el motor a ralentí no generaba corriente eléctrica; una solución era hacer girar a mas revoluciones mediante una transmisión con mayor multiplicación pero esto tiene el inconveniente de: que a altas revoluciones la dinamo tiene la limitación que le supone el uso de escobillas y colector.
Para elegir el alternador adecuado para cada vehículo hay que tener en cuenta una serie de factores como son: - La capacidad de la batería (amperios/hora).- Los consumidores eléctricos del vehículo- Las condiciones de circulación (carretera/ciudad, paradas frecuentes).
Los fabricantes de vehículos determinan el tamaño del alternador teniendo en cuenta los factores expuestos anteriormente y sabiendo que en cualquier situación el alternador debe suministrar suficiente energía eléctrica para alimentar a los consumidores y para cargar la batería, garantizando que el coche vuelva a arrancar la próxima vez que se le solicite sin problemas.Si la demanda de energía es elevada. por ejemplo por haber incorporado en el vehículo diversos consumidores adicionales, puede resultar conveniente sustituir el alternador previsto de serie por otro de mayor potencia, sobre todo cuando el vehículo circula preferente en ciudad, con recorridos cortos y frecuentes paradas. En este caso, es conveniente verificar el consumo de todos los aparatos eléctricos instalados y sus tiempos medios de utilización, al tiempo que se valora el tipo de circulación del vehículo (carretera o ciudad). En general el balance energético del alternador se realiza sumando la potencia eléctrica de todos los consumidores para determinar posteriormente, con ayuda de unas tablas la intensidad nominal mínima necesaria. Como ejemplo diremos que se determina a través de esta tabla aproximadamente que la intensidad del alternador será una décima parte de la suma de potencias de todos los consumidores. Por eso tenemos, si en una determinada aplicación la suma de consumidores es igual a 500 W. la intensidad nominal del alternador necesario debe ser de 50 A.

Curva característica del alternador La intensidad de corriente que puede proporcionar un alternador girando a distintas revoluciones a que es sometido por parte del motor de combustión, se representa generalmente por medio de curvas características que están en función del régimen de giro, las cuales están referidas siempre a una temperatura definida y una tensión constante. En estas curvas se destacan algunos puntos que son de particular importancia en cuanto a las características del alternador.no: Es la velocidad del rotación (aprox. 1000 rpm) a la que el alternador alcanza la tensión nominal sin suministrar corriente.nL: Velocidad de rotación del alternador cuando el motor de combustión alcanza el régimen de ralentí. En el diagrama de la curva se representa como una zona, ya que el valor exacto depende cual sea la relación de desmultiplicación fijada respecto con el motor de combustión.A esta velocidad, el alternador debe suministrar como mínimo la corriente necesaria para los consumidores de conexión prolongada, El correspondiente valor se indica en la designación de tipo del alternador. La velocidad (nL) suele estar comprendida entre 1500 y 1800 r.p.m. según sea el tipo de alternador.IL: Es la intensidad que suministra el alternador al ralentí.
nN: La velocidad de rotación nominal, a la que el alternador entrega su corriente nominal, esta establecida en nN = 6000 rpm. La corriente nominal debería ser superior a la que requiere la potencia conjunta de todos los consumidores eléctricos. Esta corriente se indica también en la designación de tipo.IN: Es la intensidad nominal que suministra el alternador a la velocidad de rotación nominal.
nmax: Es la velocidad de rotación máxima del alternador que se ve limitada por los rodamientos, escobillas y anillos colectores, así como por el ventilador. Esta velocidad según sea el tipo de alternador utilizado va desde las 8000 r.p.m. (vehículos industriales) hasta las 20.000 r.p.m. (automóviles).Imax: Es la intensidad que proporciona el alternador a la velocidad de rotación máxima
nA: Es la velocidad de rotación inicial. A esta velocidad, el alternador comienza a entregar corriente cuando aumenta por primera vez la velocidad de rotación. La velocidad inicial es superior a la velocidad de ralentí. y depende de la potencia de excitación previa, de la remanencia del rotor, de la tensión de la batería y de la rapidez de variación de la velocidad de rotación.
Curva característica de la potencia de accionamiento (P1)Esta curva es decisiva para el calculo de la correa de accionamiento, ya que proporciona información sobre cuanta potencia debe proporcionar como máximo el motor del vehículo para accionar el alternador a una velocidad de rotación determinada. Ademas, a partir de la potencia de accionamiento y de la potencia entregada, puede determinar el grado de rendimiento de un alternador. El ejemplo de la gráfica muestra que la curva característica de la potencia de accionamiento, tras un recorrido plano en el margen medio de revoluciones, asciende de nuevo considerablemente al alcanzarse mayores velocidades de giro.
Los alternadores son maquinas sincronas trifasicas que en principio generan corriente alterna, como se sabe el automóvil funciona con corriente continua, para solucionar este inconveniente se incorpora un puente de diodos en el alternador que tiene como misión convertir la corriente alterna en corriente continua. Ademas el alternador debe ir acompañado de un regulador de tensión que se encargara de estabilizar la tensión que proporciona en un valor fijo que será de 14V, para turismos y 28V. para vehículos industriales.
Las características esenciales del alternador trifasicos son las siguientes:¨- Entrega de potencia incluso en ralentí.- Los diodos ademas de convertir la corriente alterna en corriente continua, evitan que la tensión de la batería se descargue a través del alternador cuando el motor esta parado o el alternador no genera corriente (avería).- Mayor aprovechamiento eléctrico (es decir, a igualdad de potencia, los alternadores son mas ligeros que las dinamos).- Larga duración (los alternadores de turismos presentan una vida útil a la del motor del vehículo; hasta 150.000 km, por lo que no requieren mantenimiento durante ese tiempo).- Los alternadores mas resistentes para vehículos industriales, se fabrican en versiones sin anillos colectores, bien sea con posibilidades relubricación o provistos de cojinetes con cámaras con reserva de grasa.- Son insensibles a influencias externas tales como altas temperaturas, humedad, suciedad u vibraciones. - Pueden funcionar en ambos sentidos de giro sin requerir medidas especiales, siempre que la forma del ventilador que lo refrigera, sea adecuado al sentido de giro correspondiente.


El alternador debido a su forma constructiva en el que las bobinas inducidas permanecen estáticas formando parte del estator, siendo el campo inductor el que se mueve con el rotor, alimentado con corriente continua procedente del mismo generador a través de dos anillos rozantes situados en el eje de rotor. Esta disposición de los elementos del alternador proporciona grandes ventajas tal como poder girar a grandes revoluciones sin deterioro de sus partes móviles, ademas de entregar un tercio de su potencia nominal con el motor girando al ralentí. y proporcionando su potencia nominal a un régimen de motor reducido; esto permite alimentar todos los servicios instalados en el vehículo, aun en condiciones adversas, quedando la batería como elemento reservado para la puesta en marcha del mismo, y encontrandose siempre con carga suficiente para una buena prestación de servicio. El rendimiento del alternador aumenta con la velocidad de giro del motor; por eso debe procurarse que la relación de desmultiplicación entre el cigüeñal del motor y el alternador sea lo mas alta posible. En el sector de turismos, los valores típicos están entre 1:2 y 1:3 (por cada vuelta del cigüeñal, da dos vueltas del alternador); en el sector de vehículos industriales llegan hasta 1:5.
Tipos de alternadoresPara la selección del alternador son determinantes, principalmente:- La tensión del alternador (14 V/28 V).- La entrega de potencia (V x I) posible en todo el margen de revoluciones.- La corriente máxima