Circuitos Básicos de Carga y Arranque

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CIRCUITOS BASICOS DE CARGA Y ARRANQUE

Verde

K

1

Rojo

1 1 PNP

NPN DCV

DCV 200 20 200 2 20

OFFNPN 750

1000

OFF

1000

200 750 ACV 200 20M 2M 20M 200K 2M 2K 200K

2 10A 20m 10A

DCA 20m

mA



2002K

200m

DCA 200m 10A mA 10A

ACVPNP

200

COM COM



V

V

AUTOR: Fernando Muñoz Millán 2023 Profesor titular del I.E.S. “ Luis Vives “

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PRÓLOGO Consciente que el presente libro es mejorable y con la intención de ampliar y mejorarla en próximas ediciones, se pretende ofrecer una obra útil para el aprendizaje de los futuros profesionales en el mundo de la automoción.

Esta obra se complementa con el libro Circuito eléctricos auxiliares del vehículo realizado por el mismo autor.

Ambas obras dejan aspectos que se deben completar en el taller, en el aprendizaje del propio alumno por descubrimiento y por prácticas guiadas por el profesor.

Este libro esta dedicado a mi ayudanta de ordenador Sara y al protesta de Mario.

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ÍNDICE DE LOS TEMAS ELECTRICIDAD BASICA 1. CORRIENTE ELÉCTRICA 2. SENTIDO DE LA CORRIENTE 3. CANTIDAD DE ELECTRICIDAD 4. INTENSIDAD DE CORRIENTE 5. RESISTENCIA ELÉCTRICA 6. SIMILITUD DE UN CIRCUITO ELECTRICO CON OTRO HIDRÁULICO 7. CONCEPTO DE MASA EN EL AUTOMÓVIL 8. SIMILITUD DE UNA BATERIA CON UNA BOMBA 9. CONCEPTO DE VOLTAJE 10. CONCEPTO DE CAIDA DE TENSIÓN 11. MANERAS DE COLOCAR UN VOLTIMETRO 12. OBSERVACIONES EN UN CIRCUITO EN SERIE 13. OBSERVACIONES EN UN CIRCUITO EN PARALELO 14. LEY DE OHM APLICADO ENTRE DOS PUNTOS DEL CIRCUITO 15. RESISTENCIA EQUIVALENTE DE RESISTENCIAS EN SERIE 16. RESISTENCIA EQUIVALENTE DE RESISTENCIAS EN PARALELO 17. CÁLCULO DE UN CIRCUITO EN SERIE 18. CÁLCULO DE UN CIRCUITO EN PARALELO 19. CÁLCULO DE UN CIRCUITO MIXTO 20. POTENCIA Y ENERGIA ELÉCTRICA 21. CÁLCULO DE RESISTENCIA DE LOS CABLES 22. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE UNA UNIDAD

0. ESTUDIO DEL POLIMETRO 0.1. POLÍMETRO 0.2. ESTUDIO DEL AMPERÍMETRO ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 3

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0.3. PINZA AMPERIMÉTRICA 0.4. ESTUDIO DEL VOLTÍMETRO 0.5. ESTUDIO DEL OHMÍMETRO 0.6. EJERCICIOS

1. ELECTRÓNICA BÁSICA 1.1. RESISTENCIA 1.2. DIODO 1.3. DIODO ZENER 1.4. FOTODIODO 1.5. DIODO LED 1.6. TIPOS DE TRANSISTOR 1.7. ESTUDIO DEL TRANSISTOR PNP 1.8 ESTUDIO DEL TRANSISTOR NPN 1.9. IDENTIFICANDAR EL TIPO DE TRANSISTOR Y COMPROBACIÓN DEL MISMO 1.10. DIVISOR DE TENSIÓN 1.11. DIVISIÓN DE TENSIÓN CON UNA RESISTENCIA VARIABLE 1.12. COMO LA UNIDAD DE CONTROL DETECTA CORTO O CORTA EN UNA NTC 1.13. INTERRUPTORES COMO DIVISOR DE TENSIÓN 1.14. CORRIENTE ALTERNA 1.15. CIRCUITOS RECTIFICADORES 1.16. CONDENSADOR ANEXO 1 ANEXO 2

2. ESTUDIO DE LAS BATERÍAS 2.1. MISIÓN DE UN ACUMULADOR 2.2. PARTES DE UNA BATERÍA 2.3. ESTADO DE CARGA DE LA BATERÍA Y REACCIONES QUÍMICAS 2.4. VOLTAJE EN BORNES 2.5. CARACTERÍSTICAS ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 4

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2.6. AUTODESCARGA 2.7. TIPOS DE BATERÍAS SEGUN EL MANTENIMIENTO 2.8 .TENSIÓN DE GASIFICACIÓN 2.9. CICLO DE CARGA Y DESCARGA 2.10. CAUSA MAS FRECUENTES DEL DETERIORO DE UNA BATERÍA 2.11. SINTOMAS DE QUE UN VASO SE ENCUENTRA EN CORTOCIRCUITO 2.12. MANTENIMIENTO 2.13. PRECAUCIONES 2.14. CONEXIONES ENTRE BATERÍAS 2.15. CONSIDERACIONES PARA CAMBIAR UNA BATERIA EN UN VEHÍCULO CON CAN BUS 2.16. COMPROBACIÓN DESPUES DE INSTALAR UNA BATERÍA 2.17. PROCEDIMIENTO DE CARGA EN UN CARGADOR DE BATERÍA 2.18. CARGA DE VARIAS BATERÍAS AL MISMO TIEMPO 2.19. ESTIMACIÓN DEL TIEMPO DE CARGA 2.20. EJERCICIOS 2.21. BATERIAS VRLA

3. ELECTROMAGNETISMO BÁSICO 3.1. LÍNEAS DE FUERZA 3.2. CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN CONDUCTOR 3.3. CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA BOBINA 3.4. PROPIEDAD IMPORTANTE 3.5. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA 3.6. TRANSFORMADORES 3.7. AUTOINDUCCIÓN 3.8. CAPTADOR INDUCTIVO 3.9. CAPTADOR DE EFECTO HALL 3.10. FUNCIONAMIENTO DEL CONJUNTO DEL CAPTADOR HALL Y DE LA E.C.U. 3.11. FUERZA QUE EJERCE UN CAMPO MAGNÉTICO SOBRE UN CONDUCTOR 3.12. MOTOR ELÉCTRICO BÁSICO ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 5

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2.13. EXPLICACIÓN MAS SENCILLA DEL MOTOR ELECTRICO 3.14. MOTOR PASO A PASO 3.15. CRISTAL PIEZOELÉCTRICO 3.16. MATERIALES MAGNETORESISTIVOS 3.17 MATERIALES PIEZORESISTIVOS 3.18. EJERCICIOS

4. ESTUDIO DEL CIRCUITO DE CARGA 4.1. ESTUDIO DEL ALTERNADOR BÁSICO 4.2. CONSTITUCIÓN DEL ESTATOR Y ROTOR 4.3. RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE EN UN ALTERNADOR TRIFASICO 4.4. REGULACIÓN DEL VOLTAJE 4.5. FUNCIONAMIENTO ALTERNADOR CON REGULADOR ELECTRÓNICO CON PORTAESCOBILLAS INTEGRADO 4.6. RESUMEN DE LA MISIÓN DE CADA COMPONENTE DEL ALTERNADOR 4.7. CIRCUITO DE CARGA 4.9. AVERIAS QUE PUEDE TENER UNA BOBINA 4.10. COMPROBACIÓN DE UNA BOBINA 4.11. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ALTERNADOR 4.12. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ESTATOR 4.13. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ROTOR 4.14. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL PUENTE DE DIODOS 4.15. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL REGULADOR 4.16. ESTATOR DE BOBINAS DOBLES 4.17. ALTERNADOR CON PUENTE DE 8 DIODOS DE POTENCIA 4.18. ALTERNADOR CON DIODOS DE POTENCIA CONECTADOS EN PARALELO 4.19. ALTERNADOR CON 6 BOBINAS EN EL ESTATOR 4.20 ALTERNADOR CONTROLADO POR LIN BUS 4.21. PRUEBAS DINAMICAS DEL ALTERNADOR 4.22. PRUEBAS SOBRE EL VEHÍCULO 4.23. CAJA DE MAXIFUSIBLES ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 6

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4.24. POLEA LIBRE DEL ALTERNADOR 4.25. ANEXO 1 4.26. ANESO 2 REGULADOR ELECTROMAGNÉTICO 4.27. ANEXO 3 REGULADOR ELECTRONICO

5. CIRCUITO DE ARRANQUE 5.1. CIRCUITO DEL MOTOR DE ARRANQUE 5.2. RÉLE DE DOS BOBINAS 5.3. MECANISMO DE ARRASTRE 5.4. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL MOTOR DE ARRANQUE 5.5. PRUEBAS ESTÁTICAS DE LA BOBINAS INDUCTORAS 5.6. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL INDUCIDO 5.7. PRUEBAS ESTÁTICAS DE LA TAPA PORTAESCOBILLAS 5.8. PRUEBAS DEL MECANISMO DE ARRASTRE 5.9.1.PRUEBAS ESTÁTICAS DEL RÉLE CON OHMIMETRO 5.9.2. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL RELÉ CON EL AMPERIMETRO 5.10. PRUEBAS DINÁMICAS DEL RÉLE 5.11. PRUEBAS DINÁMICAS DEL MOTOR DE ARRANQUE 5.12. PRUEBAS SOBRE EL VEHÍCULO 5.13. TIPOS DE MOTORES DE ARRANQUE 5.14. CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES SEGÚN EL NUMERO DE POLOS 5.15. CIRCUITOS DE ARRANQUE 5.16. EJERCICIOS

6. GESTION BATERIA Y ALTERNADOR 6.1. DISMINUCIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA BATERIA CON EL USO 6.2. GESTIÓN DE LA BATERIA 6.3. SENSOR INTELIGENTE DE LA BATERIA 6.4. DISPLAY DE ESTADO DE LA BATERIA 6.5. GESTIÓN EXTERNA DEL ALTERNADOR (Gestión inteligente) 6.6. A) CIRCUITO DE CARGA CON COMUNICACIÓN LIN- BUS ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 7

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6.7. B) CIRCUITO DE CARGA CON COMUNICACIÓN PWM 6.8. COMPORTAMIENTO EN LA GESTION INTELIGENTE O EXTERNA 6.9. GESTION ENERGETICA

7. START-STOP 7.1. FRENADO REGENERATIVO 7.2. START-STOP 7.3. DESACTIVACIÓN Y ACTIVACIÓN DEL SISTEMA START- STOP 7.4. CONDICIONES DE PARADA AUTOMATICA DEL MOTOR 7.5. CONDICIONES DE ARRANQUE AUTOMATICO DEL MOTOR 7.6. ARRANQUE AUTOMATICO POR CAMBIO CONDICIONES DEL SISTEMA 7.7. CONDICIONES DE PARADA AUTOMATICA DEL MOTOR ( caja automática) 7.8. CONDICIONES DE ARRANQUE DEL MOTOR ( caja automática) 7.9. TIPOS DE START- STOP 7.10. START-STOP UTILIZANDO EL MOTOR DE ARRANQUE TRADIDIONAL 7.11. START-STOP DE CORREA CON ALTERNADOR / MOTOR

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ELECTRICIDAD BASICA

A V Ω

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1.CORRIENTE ELÉCTRICA La corriente eléctrica es el movimiento de electrones. Los electrones circulan dentro de los cables a gran velocidad, son como automóviles circulando por una carretera.

2. SENTIDO DE LA CORRIENTE Los electrones circulan del punto de mayor potencial (tensión, voltaje o presión eléctrica) al de menor potencial. Al igual que le ocurre al agua de los ríos, siempre circula de mas altura a menor altura.

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EJEMPLO 1 ¿Qué dirección tendrá el agua que circula por el tubo? ¿Qué buzo aguanta en el instante de la figura mayor presión?

TUBO

B

A

Cuando tenemos dudas para donde va circular la corriente nos imaginamos que colocamos un trozo fino de papel en la tubería y vemos que presión le llega por cada lado del papel. Por el lado A vemos que hay mucha presión por el lado B hay presión pero menos, el papel en estas circunstancias se desplazara a la derecha indicándonos a dirección.

B

A Trozo de papel fino

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EJEMPLO 2 En un cable eléctrico en un punto A hay mayor voltaje que en otro punto B. Se desea saber hacia donde van a circular los electrones. En electricidad el Voltaje la podríamos llamar presión eléctrica, cuanto mayor es el voltaje en un punto del circuito significa que los electrones están muy comprimidos soportando gran presión eléctrica. En el ejemplo anterior cuanta mayor es la presión del agua mayor están comprimidas las moléculas del agua.

B

A EJEMPLO 3

Pedro esta en la montaña y deja el balón en el suelo y este comienza a rodar. ¿Hacia dónde se moverá?

3. CANTIDAD DE ELECTRICIDAD Nos sirve para contar el número de electrones. Como los electrones que van a circular son grandes cantidades usamos un múltiplo que lo llamamos Culombio.

1 Culombio = 6,3 x 10

18

electrones = 630.000.000.000.000.000 electrones

SACO DE ELECTRONES = 1 CULOMBIO

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Cuando un albañil va a comprar arena no dice al vendedor, deme 30 millones de granos de arena, sino que pide un saco de arena, es más cómodo entendernos por sacos que por granos. Podíamos decir que un Culombio es un saco de electrones que contiene un número determinado de electrones.

4. INTENSIDAD DE CORRIENTE Es la cantidad de electricidad que circula por un conductor en la unidad de tiempo, es decir son los Culombios (sacos de electrones) que pasan en un segundo.

C

C

C

C

C

5A Si pasan 5 Culombios (sacos de electrones) en un segundo, decimos que la intensidad de corriente que circula por ese conductor es de 5 Amperios.

UNIDAD DE INTENSIDAD Se mide en amperios y se representa con la letra A.

UNIDAD DE INTENSIDAD NOMBRE

SIMBOLO

Amperio

A

miliamperio

mA

EQUIVALENCIA

En automoción usaremos habitualmente estas dos.

0,001 A

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5. RESISTENCIA ELÉCTRICA Es la dificultad que opone al paso de la corriente. Cuanto mayor sea la resistencia menor será los electrones que circulen. Podemos clasificar a los materiales en: BUENOS CONDUCTORES

Son aquellos que dejan circular corriente sin dificultad

PEORES CONDUCTOR Dejan pasar la corriente, pero con mayor dificultad. La intensidad de corriente es menor

AISLANTE

No dejan circular la corriente

Todos los aparatos eléctricos ofrecen resistencia, por ejemplo, una bombilla, un motor eléctrico, una resistencia de calefacción, un equipo de sonido, etc… UNIDAD DE RESISTENCIA Se mide en Ohmio y se representa con la letra  UNIDAD DE RESISTENCIA NOMBRE

SIMBOLO

EQUIVALENCIA

Megaohmio

M

1.000.000 

Kilohmio

K

1.000 

Ohmio



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6. SIMILITUD DE UN CIRCUITO ELECTRICO CON OTRO HIDRAULICO En un circuito eléctrico existen tres parámetros que vamos a utilizar frecuentemente, son: el voltaje, intensidad y resistencia: En un circuito hidráulico los parámetros que se utilizan son la presión, el caudal, y la sección del estrechamiento.

EN UN CIRCUITO HIDRAHULICO Si estudiamos el circuito vemos que el líquido que circula por la tubería depende de la presión que esté dando la bomba y del tamaño del estrechamiento. El estrechamiento supone una resistencia al paso del líquido.

Estrechamiento COMPRIME

A Caudal ( litros/segundo) BOMBA

ASPIRA

B

Podemos asegurar que: 1- Cuanto mayor sea la presión de la bomba mayor será el caudal. Es decir mas litros van a circular en 1 segundo. 2- Cuando el estrechamiento es mayor (menor sección de paso) menor será el caudal. Ya que dificulta mas el paso del líquido. Una observación importante es que para que la bomba pueda expulsar agua por su salida A a una cierta presión, tiene que entrar por B la misma cantidad de líquido, esta entra porque es aspirada por la bomba. Vemos que el líquido al final realiza un circuito cerrado.

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EN UN CIRCUITO ELECTRICO

Resistencia

Comprime

A

Intensidad (Amperios)

BATERIA B

Aspira

PARTE METALICA DE LA CARROCERÍA ( Masa)

Lo mismo que hemos dicho para el circuito hidráulico es válido para el circuito eléctrico Podemos asegurar que: 1- Cuanto mayor sea el voltaje de la batería (presión eléctrica) mayor será la intensidad. Es decir mas electrones van a circular en 1 segundo. 2- Cuando la resistencia aumenta la intensidad disminuye. Una observación importante es que para que la batería pueda expulsar electrones por su salida A, tiene que entrar por B la misma cantidad de electrones, esta entra porque es aspirada por la batería. Vemos que un electrón que sale por A mas tarde entrara por B , es decir los electrones realizan un circuito cerrado. SIMIL HIDRÁULICO

ELECTRICIDAD

Presión

Presión eléctrica , tensión o voltaje

Caudal

Intensidad

Estrechamiento

Resistencia eléctrica

Podemos suponer que los electrones son los átomos que forman el fluido hidráulico ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 16

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7. CONCEPTO DE MASA EN EL AUTOMÓVIL En automoción el borne negativo de la batería esta amarrada a la carrocería, como la carrocería es metálica y conductora de la electricidad, nos sirve como elemento por donde regresa la corriente a la batería para cerrar circuito. Solo hay cables de ida, porque la vuelta de los electrones lo realiza por la chapa de la carrocería.

8. SIMILITUD DE UNA BATERIA CON UNA BOMBA

VB

VA

A

B

COMPRIME ELECTRONES

ASPIRA ELECTRONES

PB

PA

Bomba ASPIRA MOLÉCULAS DE AGUA

B

A

COMPRIME DE AGUA

MOLÉCULAS

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El voltaje en A VA es mayor que en el voltaje en el punto B VB es decir se produce un salto de voltaje. Podemos decir que la batería aspira electrones a un cierto voltaje y los comprime elevando su voltaje a la salida. Si tuviéramos una batería de 12 V el salto o aumento de voltaje es de 12 Voltios.

VA = VB + 12 Voltios

La presión en el punto A PA es mayor que la presión en el punto B PB es decir se produce un salto de presión. Podemos decir que la bomba aspira moléculas de agua a una cierta presión y las comprime elevando su presión a la salida. Si tuviéramos una bomba de 12 Kg / cm2 el salto o aumento de presión es de 12 Kg / cm2.

PA = PB + 12 Kg / cm2

Podemos decir también que si no existiera aspiración no se puede comprimir, por esto tiene que existir un circuito exterior cerrado, es decir que de alguna manera los electrones que salen de la batería puedan regresar a la entrada realizando un circuito exterior.

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9. CONCEPTO DE VOLTAJE Voltaje podíamos decir que es lo comprimido que se encuentran los electrones. El voltaje hay que referirlo a un punto de un circuito. Cada punto del circuito puede tener un voltaje diferente lo mas apropiado es decir el voltaje en este punto del circuito vale tanto, el voltaje en este otro punto vale tanto. Un ejemplo si yo dijo que la temperatura es de 32ºC , realmente no he dicho nada concreto, tengo que decir en qué lugar hay esa temperatura , lo correcto es decir el valor y el lugar. Lo correcto sería decir hay 32ºC en Córdoba, 37ºC en Burgos, etc…

EJERCICIO 1 Tenemos dos tuberías de agua, queremos saber cuál de las dos el agua se encuentra a mayor presión, procedemos a hacer un pequeño taladro y vemos como sale el chorro de agua. ¿podrías decir en que tubería el agua se encuentra a mayor presión?

Tubería de agua 1

Tubería de agua 2

Chorro de agua

Chorro de agua

EJERCICIO 2 Hemos inflado dos globos iguales. ¿ cual de los dos tiene mayor presión en el interior del globo? ¿en que globo se encuentra mas apretadas las moléculas de aire? Si fuéramos capaces de unir estos dos globos con una tubería. ¿hacia dónde circularía el aire?

Globo 2

Globo 1

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10. CONCEPTO DE CAIDA DE TENSIÓN Los electrones cuando atraviesan una resistencia resulta que a la salida de la resistencia el voltaje es menor, es decir cuando los electrones atraviesan una resistencia se produce una pérdida de voltaje. Cuando se pierde voltaje también se pierde energía de los electrones, estos ahora al tener menos voltaje también tiene menor capacidad para realizar otro trabajo. La energía que los electrones pierden al atravesar las bombillas, no se pierde, es la que se transforma en energía de luz y de calor que emite la bombilla. Si en vez de una bombilla pusiéramos un motor eléctrico, la energía eléctrica se estaría transformando en energía mecánica. Es decir, puede ser el motor de un vehículo eléctrico, el motor de un ventilador, etc…

Los electrones salen de la bateria llenos de vitalidad

Los electrones al atravesar la bombilla 1 pierden energia, los electrones salen con menos fuerza, la presión electrica ahora es menor

Los electrones al atravesar la bombilla 2 pierden nuevamente energia, los electrones salen con menos fuerza, la presión electrica ahora es aun menor

12V

1

2 6V

12V

0V

La energia que los electrones pierden al atravesar las bombillas, no se pierde, es la que se transforma en energia de luz y de calor que emite la bombilla

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EJEMPLO

La presión del agua es de 12 Kg / cm

2

La presión disminuye el agua ha perdido fuerza al atravesar la resistencia 1

La presión disminuye el agua ha perdido toda la fuerza al atravesar la resistencia 2

Motor 2

Motor 1

COMPRIME 12 Kg / cm

2

BOMBA

12 Kg / cm

2

6 Kg / cm

2

0 Kg / cm

2

ASPIRA

Vemos que el circuito va perdiendo presión al atravesar los motores, esta energía no se pierde sino que se transforma en energía mecánica ya que el motor gira y estará accionando un mecanismo haciendo algo de provecho.

UNIDAD DE TENSIÓN O VOLTAJE Se mide en voltios y se representa con la letra V. En automoción usaremos habitualmente el V, el KV solo se usará en el estudio del encendido. UNIDAD DE VOLTAJE NOMBRE

SIMBOLO

EQUIVALENCIA

Kilovoltio

KV

1.000 V

Voltio

V

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EJERCICIO 3 Añadir lo que creas necesario para que el motor gire un poco mas despacio. Si deseamos que se pare del todo que tenemos que colocar.

MOTOR MOTOR BOMBA

EJERCICIO 4 Añadir lo que creas necesario para que el motor 1 gire mas deprisa que el motor 2.

M2

M2

M1 M1

BOMBA

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EJERCICIO 5 Que presión y que voltaje se encuentra el punto C. Indicar también las presiones y voltajes intermedios. 12 Kg / cm2

7 Kg / cm2

BOMBA

BOMBA

3 Kg / cm2

BOMBA

A

B

C

0 Kg / cm2

7V

5V

4V

C

B

A 0V

EJERCICIO 6 ¿Por qué no se puede montar este circuito? ¿Podría funcionar si se cambia el valor de alguna batería? NOTA: Este ejercicio se resuelve unas paginas mas adelante. Intenta primero resolverlo por ti mismo si no tiene sentido el ejercicio. 5 Kg / cm

2

1 Kg / cm

2

5V

BOMBA

1V

BOMBA

B

A

BOMBA 12 Kg / cm

B

A

12V 2

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EJERCICIO 7 Indicar los valores que indican los voltímetros. Antes de contestar lee lo que esta detrás del ejercicio. V1

5V

3V

6V

V2

V3

V4

5V

3V

6V

V5

V6

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V

A h2=50 m

B

V

h1 = 1000 m

M Un profesor dice a sus alumnos, imaginar que vosotros sois el hombre B de la montaña. Responder a que altura se encuentra el hombre A. La mitad de la clase dijeron que se encontraba a 50 metros de altura y la otra mitad respondió que se encontraba a 1000 metros de altura. Después el profesor pregunto si las dos respuestas pudieran ser ciertas o solo una de ellas era la correcta. Cuando tomamos como referencia el punto B que es donde nosotros estamos el punto A se encuentra 50 metros más arriba de nosotros, por tanto, sería correcto. Es decir, vemos la diferencia de altura entre los puntos A y B. Cuando tomamos como referencia el nivel del mar y encima le damos el valor O metros, la diferencia de altura entre el punto A y el mar son los 1000 metros. Sería como la altura “ absoluta”, o la atura en A. Esta respuesta también seria correcta. Realmente en vez de hablar de altura lo correcto sería hablar de diferencia de altura.

El voltímetro siempre marca en el display la diferencia de voltaje que se encuentra entre sus puntas roja y negra. Si el voltímetro lo colocamos entre dos puntos del circuito por ejemplo entre los puntos A y B lo que mide es la diferencia de voltaje que hay entre esos dos puntos. Si colocamos la punta negra del voltímetro a masa (el voltaje en masa es cero) y la punta roja en el punto A lo que realmente lo que estamos midiendo es el voltaje que hay en el punto A.

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11. MANERAS DE COLOCAR UN VOLTIMETRO Cuando conectamos un voltímetro lo podemos colocar de dos maneras dependiendo de lo que queramos saber.

V2

Batería

A

Lámpara 1

B

Lámpara 2

V1 Punta Negra

V1

NOS MIDE EL VOLTAJE QUE HAY EN EL PUNTO A

V2

NOS MIDE LA CAIDA DE VOLTAJE EN LA LAMPARA 1

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1.- COLOCANDO LA PUNTA NEGRA DEL VOLTIMETRO A MASA Siempre que la punta negra toca a masa estamos midiendo el voltaje real que hay en el punto donde toca la punta roja en el circuito. Como la punta roja esta tocando en el punto A del circuito estamos midiendo el voltaje que hay en el punto A. El voltímetro V1 mide la diferencia que hay entre el punto A y el punto M (masa V=0), es decir el voltaje que hay en el punto A.

2.- CUANDO LA PUNTA NEGRA NO TOCA A MASA , TOCA A UN PUNTO DEL CIRCUITO Las puntas del polímetro tocan dos puntos del circuito en este caso A y B. El voltímetro V2 mide la diferencia entre el punto A y B. En este caso medimos la caída de voltaje que se produce en la lampara 1. Recordar que los electrones pierden voltaje al atravesar una resistencia, en este caso la resistencia es una lampara.

EJERCICIO 8 En el siguiente circuito las dos bombillas son iguales, decir si lucen con la misma intensidad. Si no lo hacen decir cual luce mas.

12V

L2

L1

12V

6V

EJERCICIO 9 Una persona esta en una montaña a 1500 metros, tropieza con una piedra y se cae. Elige una de las siguientes opciones: a) Se mata seguro b) Se salva si lleva paracaídas c) Depende de su suerte

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EXPLICACION EJERCICIO 4 Hay una norma que dice que siempre que coloquemos baterías en paralelo, todos los ramales deben tener el mismo voltaje. Si un ramal tiene menos voltaje ese no aporta intensidad y es como si no estuviera, peor aun ese ramal la intensidad seria contraria es decir se estaría cargando las baterías de ese ramal con peligro de sobrecargarse con el consiguiente deterioro e incluso se puede provocar un incendio. Según esta el circuito ahora vamos a estudiar las intensidades, podíamos pensar que tanto el ramal de arriba como el de abajo aportan intensidad que salen por A ( Ver figura 1), como por arriba hay menos voltaje 5+1 = 6 Voltios pensaríamos que aporta menos intensidad pero realmente no aporta nada

Figura 1 5 Kg / cm

2

BOMBA

1 Kg / cm

2

BOMBA

B

A

FALSO

BOMBA 12 Kg / cm

2

En la figura 2 vamos a poner un trozo de papel, por el ramal de abajo le llegan 12 Kg/cm2 y por el ramal de arriba le llegan 6 Kg/cm2, en estas circunstancias el papel se desplazaría hacia el ramal de arriba, vemos por tanto que el ramal que tiene menos voltaje no aporta intensidad. Ahora la intensidad que esta dando la bomba de 12 Kg/cm2 sale por A y parte sube al ramal de arriba.

Figura 2 5 Kg / cm

2

BOMBA

1 Kg / cm

Verdadero

2

BOMBA

6 Kg / cm

B

A

2

A

Trozo de papel BOMBA 12 Kg / cm

12 Kg / cm

2

2

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Cuando se colocan baterías en paralelo todos los ramales deben tener el mismo voltaje. En este caso podemos sustituir la bomba de 1 Kg/cm2 por otra de 7 Kg/cm2.

EJERCICIO 10 ¿Es verdad ? Razona la respuesta A ) V1 = 12 V B ) V2 menor que V1 C ) V3 menor que V2 D) V3 = 0 V .

12V

V1

V2

V3

2

12 Kg / cm

BOMBA P 1

P 2

P 3

EJERCICIO 11 ¿Es verdad que V1 = V2= V3 = 12 V ? 12V

V1

12 Kg / cm

V2

V3

2

BOMBA P 1

P 2

P 3

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EJERCICIO 12 Completa el siguiente circuito. Se desea que en la posición 1 del conmutador la bombilla se ilumine con mucho brillo y en la posición 2 que se ilumine mas débilmente. ¿Qué misión tiene la resistencia?

Conmutador Batería

Bombilla

1 Resistencia 2

EJERCICIO 13 Completa el siguiente circuito. Se desea que en la luz de la bombilla se pueda graduar moviendo nosotros el reóstato. Para que se encienda la bombilla es necesario que el interruptor este accionado.

Reóstato Batería

Interruptor Bombilla

EXPLICACION EJERCICIO 10 12V

L1

L2

V1

V2

V3

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El voltaje va disminuyendo cada vez que los electrones atraviesan las lámparas por tanto es cierto que V1 mayor que V2 mayor que V3. Podríamos pensar que a la salida de lampara L2 quedase algo de voltaje, aunque sea poco por ejemplo 0,3 V, pero L2 es el último consumidor y además su extremo de toca masa. El voltímetro V3 = 0 V. Pensemos en un rio que nace en las montañas y a medida que avanza la altura del rio va disminuyendo. Yo puedo afirmar que cuando el rio muera (llega dentro del mar) la altura será de 0 metros. Puedo afirmar que el rio tajo cuando muera su altura es de 0 , el rio Sena , el Danubio, etc cuando lleguen al mar tendrán 0 metros. Los circuitos eléctricos se equilibran de tal forma que cuando llegan a masa sus electrones ya no tienen fuerza, por decirlo de alguna manera son tan brutos que lo dan todo y pierden toda su energía, antes de llegar al final. Para verlo desde otra perspectiva si analizamos el circuito desde el lado derecho vemos que la punta negra toca masa, pero al cerrar el interruptor vemos que ahora también la punta roja del voltímetro toca a masa. El voltaje V3 es igual a cero. Desde este lado se ve mas claro. ANALIZANDO CIRCUITO DESDE EL LADO DERECHO

L2 Punto negra y roja tocando a masa por tanto V3=0 V

V3

EXPLICACION EJERCICIO 11 Tenemos una bomba que nos da 12 Kg / cm2, el estrechamiento supone una resistencia al paso de la corriente y se produce una pérdida de presión. Si ponemos unos manómetros para controlar la presión existente dentro del tubo veremos que en el manómetro 1 indica una presión de12 Kg / cm2 mientras que en el manómetro 2 nos indica una presión menor. 12 Kg / cm

Bomba P1

P2

12 Kg / cm

P3 llave

Bomba P1

P2

P3

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Un manómetro es similar a un voltímetro, uno mide la presión del líquido y otro la presión eléctrica (VOLTAJE). En el caso de que no circule corriente no existe caída de tensión. Vemos en el símil que P1=P2=P3=12 Kg / cm2 las moléculas de agua se encuentran comprimidas sin moverse desde la salida de la bomba hasta la llave.

EJERCICIO14 Completar el esquema. Se desea que en la posición 1 del conmutador el ventilador gire lo mas rápidamente posible, que en la posición 2 el ventilador gire un poco mas despacio, y en la 3 gire todavía mas despacio.

CONMUTADOR

2

1

BATERÍA

3

VENTILADOR

R1 R 1

R2 R 2

EJERCICIO 15 1- ¿Qué ocurre si accionamos el interruptor I1 ? 2- Después con el I1 apretado accionamos el interruptor I2. ¿Qué ocurre?

I1

L1 L2

I2

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EJERCICIO 16 1- ¿Qué ocurre si accionamos el interruptor I1 ? 2- Después con el I1 apretado accionamos el interruptor I2. ¿Qué ocurre?

I1

L2

L1

I2

EJERCICIO 17 1- ¿Qué ocurre si accionamos el interruptor I1 ? 2- Después con el I1 apretado accionamos el interruptor I2. ¿Qué ocurre? I1

L1

L2

I2

L3

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12. OBSERVACIONES EN UN CIRCUITO EN SERIE

12V

-

+

R2

R1

A

B

I1

C

I2

B

A ) CAIDA DE TENSIÓN O VOLTAJE Los electrones salen del acumulador con una cierta presión eléctrica (Voltaje ), en el punto C esta presión es inferior ya que la corriente al atravesar la resistencia R1 pierde parte de esa presión eléctrica, podemos decir que los electrones al pasar por una resistencia “pierden fuerza”. El voltaje en C es menor que en A, se dice que cuando una corriente eléctrica atraviesa una resistencia se produce una pérdida de voltaje.

A

El agua sale de la bomba a una cierta presión, al atravesar el estrechamiento R1 la presión ha disminuido, se ha producido una perdida o caída de presión. Después al atravesar R2 vuelve a disminuir la presión. Podemos decir que la presión en el punto A es mayor que en C y que la presión en C es mayor que en B.

R2

R1

Comprime

C

B

Bomba Aspira

Si no hay intensidad de corriente no existe caída de tensión. Supongamos que la resistencia R1 pertenece al filamento de una bombilla, al atravesar se pierde presión eléctrica, en definitiva se pierde energía eléctrica, realmente no se pierde sino que se transforma en otro tipo de energía, en este caso la bombilla esta emitiendo energía luminosa y energía calorífica. Si en vez de una bombilla pusiéramos un motor eléctrico, la energía eléctrica se estaría transformando en energía mecánica.

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B) RESISTENCIA ELECTRICA Es la dificultad que existe al paso de los electrones. Cuanto mayor sea la resistencia menor será los electrones que circulen. En un circuito en serie vemos que la resistencia están una detrás de la otra, si nos fijamos el viaje que realiza un electrón este es obligado a pasar por todas las resistencias. El electrón debe vencer todas las resistencia, la resistencia total será la suma de R1 más R2.

C) INTENSIDAD ELECTRICA La intensidad que circula por R1 y R2 es la misma, es decir I1 = I2 .

13. OBSERVACIONES EN UN CIRCUITO EN PARALELO A ) CAIDA DE TENSIÓN O VOLTAJE Observar que en ambas resistencia se produce la misma caída de tensión, vemos que la presión eléctrica de entrada es la misma para las dos resistencias y que la de salida también es la misma

B) INTENSIDAD ELECTRICA I1

12V

Cuando la corriente llega al punto C, tiene dos caminos para llegar a punto B, la intensidad de C A la corriente se repartirá, parte de esta B R2 IAC B atravesara la R2 y otra parte de la corriente I2 atravesara R3. Circulara mayor corriente por la resistencia de menor valor, lógico porque es la que ofrece menos dificultad al paso de la corriente. Si las dos resistencias fueran de igual valor la intensidad que circula por los dos ramales seria la misma.

-

R1

+

R1 C Bomba

D

I1

Vemos que se cumple que la intensidad que entra, tiene que ser igual a la suma que circula por cada ramal. En el caso particular del circuito que estamos estudiando IAC = I1 + I2

I2 R2

.

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EJERCICIO Se desea que cuando se accione el interruptor se encienda las dos bombillas al mismo tiempo. Lo vamos a realizar de dos maneras posibles:

1) MONTAJE EN SERIE los electrones circulen o atraviesen la bombilla 2 y después esos mismos electrones atraviesen la bombilla 1. Cada electrón es obligado a circular por las dos bombillas.

Batería

Interruptor

Bombilla 1

Bombilla 2

¿Qué ocurre si una bombilla se funde? ¿Las bombillas van a lucir con poca o mucha intensidad luminosa?

2) MONTAJE EN PARALELO Los electrones que salen del interruptor unos van a una bombilla y otros van a la otra.

Batería

Interruptor

Bombilla 1

Bombilla 2

-

¿Qué ocurre si una bombilla se funde? ¿Las bombillas van a lucir con poca o mucha intensidad luminosa? ¿Existe algún electrón que atraviese las dos bombillas?

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14. LEY DE OHM APLICADO ENTRE DOS PUNTOS DEL CIRCUITO La intensidad que circula entre dos puntos de un circuito es igual a la diferencia de voltaje entre esos puntos, partido por la resistencia existente entre esos dos puntos. Si analizamos la formula tenemos que cuanto mayor sea el voltaje mayor será la intensidad de corriente y cuanto menor sea la resistencia mayor será la intensidad.

IAB

VAB Diferencia de tensión entre A y B en Voltios IAB Intensidad de corriente entre A y B en Amperios RAB Resistencia entre A y B en Ohmios

VAB = ⎯⎯ RAB

EJERCICIO 1 Calcular la intensidad que circula por una resistencia de 3  si esta conectada a una batería de 12 V.

EJERCICIO 2 R=8

A

B

Sabemos que por una resistencia de 8  circula una intensidad de 3 A. ¿Cuál es la diferencia de tensión que existe entre sus extremos?

3A

EJERCICIO 3 I= 5 A R1

A

Calcular la caída de tensión que se produce en cada resistencia, sabiendo que R1 =7 y R2=4 ?

R2

B

C

EJERCICIO 4 I1 R1

A

R2

B

Calcular la intensidad que circula por la resistencia R1 y R2, conociendo que el voltaje VAB = 9 V y el valor de R1 = 4  y R2 = 3 

I2

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EJERCICIO 5

R1

I= 3 A

A

Calcular la intensidad que circula por R1, sabiendo que R1 = 5  y R2 = 2 

B

R2

15. RESISTENCIA EQUIVALENTE DE RESISTENCIAS EN SERIE Se dice que un conjunto de resistencias está en serie cuando la salida de una resistencia esta conectada con la entrada de la siguiente y así sucesivamente.

La resistencia equivalente de varias resistencias en serie es igual a la suma de todas ellas. R1

R2

R3

A

B

 

RE = RAB = R1 + R2 + R3 +   

Equivalente

RE

A

B

16. RESISTENCIA PARALELO

EQUIVALENTE

DE

RESISTENCIAS

EN

Se dice que un conjunto de resistencias está en paralelo cuando todas las entradas están conectadas en un punto común y todas las salidas están en otro punto común. R1

A

B

R2

R3

 

Equivalente

RE

A

1 RE = RAB = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 1 1 1 ⎯ + ⎯ + ⎯ +  R1 R2 R3

B

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El valor de la resistencia equivalente siempre será menor a la de menor valor de la resistencia que pertenezca.

EJERCICIO 6 Calcular la resistencia existente entre los puntos A y D.

R1=2

D

R4=6

A

R5=7

R2=5

C

B

R3=10

Calculamos primero la resistencia equivalente de la resistencia que están en paralelo y después la sumamos con las otras dos por estar en serie.

1 1 1 1 RCD = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 1,25  1 1 1 1 1 1 ⎯ + ⎯ + ⎯ ⎯ + ⎯ + ⎯ 0,5 + 0,2 + 0,1 0,8 R1 R2 R3 2 5 10 RAD = RAB + RBC + RCD = 6  + 7  + 1,25  = 14,25 

EJERCICIO 7 Calcular la resistencia existente entre los puntos A y C.

R1=2 R5=7

C R2=5

A

B

B

R4=6 R3=10

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EJERCICIO 8 Calcular la resistencia existente entre los puntos A y B. E

D

R5=5

F

R4=2 R6=10 R1=7

R2=5

B

C

A

R3=10

17. CÁLCULO DE UN CIRCUITO EN SERIE Se desea calcular la intensidad y la caída de tensión de cada resistencia; de la que conocemos el valor de las resistencias y la diferencia de tensión en el acumulador.

IAB

12V

-

+ R1

A

3

R2

C

1

B

Si nos fijamos en los puntos A y B , vemos que conocemos la diferencia de potencial entre estos puntos, porque es donde esta conectado los extremos del acumulador. También podemos conocer la resistencia entre A y B.

RAB = R1 +R2 = 3  + 1 = 4 

IAB

VAB 12 V = ⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯ = 3 A RAB 4

La intensidad que circula por R1 y R2 es de 3 A . Para obtener la caída de tensión en cada resistencia, despejamos de la ley de Ohm el voltaje y la aplicamos entre los extremos de cada resistencia.

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VAB IAB = ⎯⎯ RAB

→ VAB = IAB x RAB

VCB = ICB x RCB = 3A x 1  = 3 V

18.

VAC = IAC x RAC = 3A x 3  = 9 V

CÁLCULO DE UN CIRCUITO EN PARALELO Se desea calcular la intensidad y la caída de tensión de cada resistencia, en el que conocemos el valor de las resistencias y la diferencia de tensión en el acumulador. I1 R1=2

12V

-

A

+

I2

B

R2=5

I R3=10

Vemos que tanto la resistencia R1, R2 y R3 están sometidos al mismo voltaje entre sus extremos. Estan las tres conectadas a los puntos A y B.

I3

Si conocemos VAB podemos conocer la intensidad que circula por cada resistencia.

En este caso particular el voltaje que hay entre los puntos A y B es el mismo que existe en los extremos del acumulador.

I1

VAB 12 V I1 = ⎯⎯ = ⎯⎯⎯ = 6 A R1 2

R1=2

B

A I2

A B

R2=5

B A

B R3=10

B

B

VAB 12 V I2 = ⎯⎯ = ⎯⎯⎯ = 2,4 A R2 5

VAB 12 V I3 = ⎯⎯ = ⎯⎯⎯ = 1,2 A R3 10 

I3

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19. CÁLCULO DE UN CIRCUITO MIXTO I1

-

+

Observar que el acumulador está conectado a los puntos A y C.

R1=2

12V A

B

I2

C

Lo primero que tenemos es calcular la intensidad que sale del acumulador, es decir la intensidad que circula de A a C, IAC , para esto conocemos el voltaje VAC que es el que proporciona el acumulador y la resistencia entre los puntos A y C la podemos calcular.

R2=5

R4=6

I

R3=10

I3

1 1 1 1 RBC = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 1,25  1 1 1 1 1 1 ⎯ + ⎯ + ⎯ ⎯ + ⎯ + ⎯ 0,5 + 0,2 + 0,1 0,8 R1 R2 R3 2 5 10 RAC = RAB + RBC = 6  + 1,25  = 7,25  VAC 12 V IAC = ⎯⎯ = ⎯⎯⎯⎯ = 1,65 A RAC 7,25  Una vez que conocemos la intensidad IAC podemos calcular la caída de tensión que se produce en la resistencia R4 y en el acoplamiento en paralelo. VAB = IAC x RAB = 1,65 A x 6  = 9,9 V

BC

= 2V

VBC = IACI1 x RBC = 1,65 A x 1,25  = 2,0 V

V BC 2V I1 = ⎯ ⎯ = ⎯ ⎯ ⎯ = 1 A  R1 2

R1=2 

C

B I2

B

R2=5 

B

C

C R3=10



V BC I2 = ⎯ ⎯ = R2

2 V ⎯ ⎯ ⎯ = 0,4 A  5

V BC 2V I3 = ⎯ ⎯ = ⎯ ⎯ ⎯ = 0,2 A  R3 10

I3

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20. POTENCIA Y ENERGIA ELÉCTRICA La energía eléctrica se puede transformar en otros tipos de energía.

ENERGIA ELÉCTRICA

ENERGIA CALORIFICA

RADIADOR

ENERGIA LUMINOSA

BOMBILLA

ENERGIA MECÁNICA

MOTOR

ENERGIA ACÚSTICA

ALTAVOZ

Potencia es la energía que el aparato eléctrico consume en 1 segundo. La energía que el aparato eléctrico consume será igual a la energía que transforma. Por ejemplo: una bombilla es un consumidor que transforma la energía eléctrica en luminosa y calorífica. Una bombilla de 21 Vatios da más luz que una bombilla de 5 Vatios. La de 21 Vatios absorbe mas energía eléctrica que después la transforma en energía luminosa.

CALCULO DE LA POTENCIA DE UN APARATO ELÉCTRICO

IAB A

B RAB

pAB = VAB

X

IAB

pAB

Potencia consumida por el aparato en vatios (W)

VAB

Voltaje en los extremos del aparato en voltios (V)

IAB

Intensidad que circula poe el aparato en amperios ( A)

Nos tenemos que fijar el voltaje existente en los extremos del aparato (caída de tensión o voltaje al que esta conectado) y la intensidad de corriente que circula por el interior del aparato. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 43

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Normalmente un aparato eléctrico viene definido por su potencia y voltaje de funcionamiento. Un aparato de 12 V / 40 W nos indica que sí esta sometido en sus extremos a una tensión de 12 V desarrolla una potencia de 40 W. Si en los extremos de dicho aparato no hay 12 V no desarrollará esos 40 W . Con esta información que nos da el fabricante podemos saber la resistencia de dicho aparato. Si tenemos una bombilla de 12V / 50 W tendremos: 12 V

12 V / 50W A

B

IAB

B

PAB = VAB x IAB

→

Calculamos primero la intensidad de la corriente mediante la fórmula de la potencia y después aplicando la ley de Ohm obtenemos el valor de la resistencia.

PAB IAB = ⎯⎯⎯ VAB

PAB 50 W IAB = ⎯⎯⎯ = ⎯⎯⎯ = 4,16 A VAB 12 V VAB IAB = ⎯⎯ RAB

→

VAB 12 V RAB = ⎯⎯ = ⎯⎯⎯ = 2,88  IAB 4,16 A

EJERCICIO 9 Tenemos una bombilla de 12V / 21 W conectada a una batería de 12 Voltios. ¿Cuál será la intensidad de corriente que circula por ella? ¿Qué resistencia tiene esa bombilla?¿ Que fusible sería necesario para esa bombilla?

EJERCICIO 10 Juan tiene una finca en su pueblo, tiene un pozo con una bomba de 220 V / 700 W que saca el agua del pozo. Un día se fue la luz eléctrica y un amigo le propuso alimentar el motor de la bomba con una batería de 12 V. ¿Qué crees que pasará? ¿El motor de la bomba desarrollara 700 W ?

EJERCICIO 11 Tenemos una bombilla de 12V / 21W, y la alimentamos con una pila de 1,5 V . ¿Va a lucir la bombilla? ¿Circula corriente por el filamento? ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 44

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21. CÁLCULO DE RESISTENCIA DE LOS CABLES La resistencia de un cable depende de su longitud, sección y material del cable.

Cuanto mas largo sea mayor será la resistencia Cuanto menos sección ( cable mas fino ) mas resistencia. Cuanto peor sea el material mayor será la resistencia.

RCABLE Resistencia del cable en  L Longitud del cable en metros S Sección del cable en mm2  Constante del material en  x mm2 ⎯⎯⎯ m

L RCABLE =  ⎯⎯⎯ S

RESISTIBILIDAD  Es una constante que depende del metal, contra mas pequeño sea  menos resistencia eléctrica tendrá el metal. Resistibilidad de un material es la resistencia que ofrece un hilo de ese material de 1 metro de longitud y de 1 mm2 de sección.

 x mm2 METAL

SIMBOLO

Aluminio

Al

0,028

Cinc

Zn

0,061

Hierro

Fe

0,13

Cobre

Cu

0.017

Plata

Ag

0,016



⎯⎯⎯⎯ m

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CALCULO DE SECCIONES 1.- Cable de sección rectangular La sección hay que ponerla en mm2 . a a Lado en mm b Lado en mm 2 S Sección en mm

S=axb

S

S

b

d

2.Cable de sección circular

d Diametro del cable en mm S Sección del cable en mm 2  Constante = 3,14

xd

2

S = ⎯⎯⎯⎯ 4

EJERCICIO 12 Se tiene un conductor de cobre de 1 km de longitud y de 1 mm2 de sección. Se desea saber su resistencia del cable.  = 0,017  x mm2 / m L  x mm RCABLE =  ⎯⎯⎯ = 0,017 ⎯⎯⎯⎯ S m

2

1000 m x ⎯⎯⎯⎯ = 17  2 1 mm

Hay que tener la precaución de poner en la formula los valores en las unidades adecuadas, vemos que la longitud se ha puesto en metros y la sección en mm2 .

EJERCICIO 13 Calcular la resistencia del siguiente cable.

Sección redonda de 2 mm de diámetro

10 metros  x mm  ALUMINIO = 0,028 ⎯⎯⎯ m

2

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EJERCICIO 14 Se quiere saber cuanta resistencia tendrá un conductor de sección rectangular que tiene por lados 1 y 2 centímetros. El material es de cobre y la longitud de 1,5 Km. COBRE = 0,017  x mm2 / m

EJERCICIO 15 Una bobina de cobre tiene una resistencia de 3  y una sección de 1,5 mm2 . Se desea saber que longitud tiene el cable. COBRE = 0,017  x mm2 / m

EJERCICIO 16 Hallar la sección de un cable cuadrado sabiendo que es de cobre, que mide 500 metros y que tiene una resistencia de 5 .

22. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE UNA UNIDAD

Prefijo Símbolo Factor por el cual se multiplica a la Delante de Delante de la unidad la unidad unidad Múltiplos

Mega

M

10

6

o 1 000 000

Kilo

K

10

3

o 1 000

Centi

c

10

–2

mili

m

10

–3

micro

u

nano pico

Unidad

Submúltiplos

o

0,01

o

0,001

10-6

o

0,000 001

n

10-9

o

0,000 000 001

p

10

o

0,000 000 000 001

–12

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0.- ESTUDIO DEL POLIMETRO

3.75

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0.1. POLÍMETRO Es un aparato de medida el cual como su nombre indica POLI - METRO, puede medir distintas magnitudes eléctricas. También se le suele llamar multímetro. Normalmente en un polímetro tenemos que seleccionar la magnitud eléctrica que deseamos medir y la escala.

3.5 NPN DCV

OFF 1000

SELECCIÓN DE LA MAGNITUD ELÉCTRICA Podemos seleccionar que el polímetro mida : intensidades, resistencias y diferencia de tensión.

PNP

750 ACV

200

200

20 20M

2

2M 200K

10A

2K

20m

DCA 10A

200

200m

mA

COM

V



SELECCIÓN DE ESCALA Hay que tener la precaución si no conocemos el valor de lo que vamos a medir, de colocar una escala alta y después una vez que comprobado que la medida es inferior podemos pasar a otra escala menor con el objetivo de una mayor precisión y fácil lectura. La precaución es mayor si estamos midiendo intensidades o voltajes porque podemos dañar al polímetro. Hay polímetros mas caros, que no es necesario la selección de la escala, porque es automática, sale la lectura en dígitos y la unidad en el display.

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0.2. ESTUDIO DEL AMPERÍMETRO

A

Sirve para medir intensidades de corriente que circula por un conductor. La conexión del amperímetro se realiza en serie. En el display nos indica la la corriente que circula por el interior del amperímetro. En este caso el amperímetro marcara 3 A.

3A

EJEMPLO Un fontanero quiere colocar un contador en una tubería. ¿Que pasos tiene que realizar? tubería de agua

C

Contador

PASO1 : CORTAR LA TUBERIA

PASO 2 : INSERTAR EL CONTADOR ENTRE LOS DOS TUBOS CORTADOS

C ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 50

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EJEMPLO Se desea saber que intensidad de corriente circula por la bombilla del siguiente circuito. Los puntos A y B inicialmente estaban unidos. Siempre antes de conectar un amperímetro siempre hay que desconectar el cable por donde queremos medir.

Batería

Interruptor

Fusible

PASO1 : CORTAMOS EL CABLE, EN REALIDAD HAY QUE DESCONECTARLO Batería

Interruptor

Fusible B

A

Los puntos A y B inicialmente estaban unidos

PASO 2: COLOCAMOS LAS PUNTAS DEL AMPERIMETRO EN LOS PUNTOS A Y B QUE INICIALMENTE ESTABAN JUNTOS Batería

Interruptor

Fusible B

A

Los puntos A y B inicialmente estaban unidos

A ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 51

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EJERCICIO ¿Se puede colocar el amperímetro en algún otro sitio para medir la intensidad que circula por la bombilla?

PRECAUCIÓN Si conectamos un amperímetro en paralelo resulta que estamos produciendo un cortocircuito, pasaría gran cantidad de corriente por el amperímetro y lo mas probable es que el polímetro se estropee, normalmente vienen protegidos con un fusible interno. Los amperímetros apenas tienen resistencia interna, ya que falsearía la realidad al añadir una resistencia en serie en el circuito (resistencia del amperímetro) que en el circuito a medir no estaba esta resistencia añadida. Sabemos con certeza que por una tubería circula 6Litros / segundo, para medirlo colocamos un contador y resulta que nos marca 3 Litros/ segundo, es decir nos ha falseado la medida ya que este contador tiene mucha resistencia interna y dificulta el paso de líquido.

TUBERIA 6 LITROS / S

Resistencia interna

Contador

TUBERIA

3 LITROS / S

Podemos establecer una regla para conectar correctamente el amperímetro. Antes de conectar un amperímetro hay que “ Cortar ” ( realmente hay que desconectar ) el cable por donde queremos medir y a continuación unir los dos puntos que se han separados del circuito con los cables del amperímetro.

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12V

Se daña el amperímetro

A 200 AMPERIOS

Para medir intensidades menores de 10 A, la ruleta apunta a 10A, la punta negra se conecta al COM ( común ) y la roja se conecta a 10A. Esta es la escala que mas se utiliza en automoción. NPN

DCV 1000

OFF

PNP

Con el polímetro de la figura no podemos realizar mediciones de mas de 10A.

750 ACV

200

200

Si deseamos medir intensidades mas pequeñas, la punta roja se ha de conectar a mA y la ruleta apuntar a la escala de 20 o 200mA. En estas escalas se utiliza en electrónica donde las intensidades son muy pequeñas.

20 20M

2

2M 200K

10A 20 m

DCA

10A

2K 200

200m

mA

COM



Tenemos que tener la precaución que una vez finalizado de medir intensidades desconectar la punta roja del polímetro y mover la ruleta en posición OFF. Si lo olvidamos y a continuación medimos con el polímetro un voltaje resulta que lo conectamos en paralelo y podemos dañar al polímetro.

V

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0.3. PINZA AMPERIMÉTRICA Tiene la ventaja que no es necesario desconectar el conductor. Capta el campo magnético que se genera la corriente que circula por el conductor. Antes de medir tenemos que realizar la operación de puesta a cero para no tener en cuenta el campo magnético provenientes de otros circuitos y aparatos cercanos. En el mercado nos podemos encontrar dos tipos:

A ) SIN PANTALLA LECTORA

Pinzas

Conectado a un voltímetro nos permite medir corrientes continuas y alternas. Situar el interruptor en LO para mediciones menor de 200A y en la posición HI para mediciones mayor de 200A.

Botón para abrir las pinzas Interruptor selector OFF LO HI

Ruleta de puesta a cero

Zero Ajust

Se conectan voltímetro

al

La pinza amperimétrica se conecta al voltímetro y lo seleccionamos en la escala de milivoltios ( mV ), la lectura nos indica los Amperios que circula por dicho conductor. Antes de medir tenemos que realizar la operación de puesta a cero. Una vez conectado al voltímetro leemos en el display del voltímetro, en el caso de no indicar cero, procedemos a mover la ruleta hasta conseguir que aparezca el cero.

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B ) CON PANTALLA LECTORA Es un polímetro a al que se ha añadido la pinza amperimétrica. Hay pinzas amperimétricas que solo miden corriente alterna, otras solo miden corriente continua, en automoción utilizaremos una pinza amperimétrica de corriente continua, estas suelen ser muchos mas caras que las de alterna. La que tenemos en el taller nos permite medir corrientes continuas y alternas.

4A

4 600V

OFF

HOL D

Retener lectura

600V 600A

600A

200A

700A

20K

200A

2K

Hz ZERO

Se retiene el valor máximo

MAX .

V

Puesta a cero

COM



Si pulsamos ZERO se realiza la puesta a cero. Cuando existe sospecha de la existencia de campo magnético cerca del conductor procedentes de otras fuentes, entonces tenemos que realizar la operación de puesta a cero cerca del conductor donde vamos a medir ( 5 a 10 cm) con lo que se consigue obtener una medición correcta. Si pulsamos MAX. En el display aparece el valor máximo de las mediciones. Si pulsamos HOLD retenemos la lectura en el instante que se ha pulsado. Con la pinza amperimétrica también podemos conocer el sentido de la corriente.

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EJEMPLO DE MEDICIONES Cuando la corriente entra por arriba de la pinza tiene signo positivo, si entra por debajo tiene signo negativo, con esto también podemos determinar el sentido de la corriente. ¿ Estás de acuerdo con las mediciones de la pinza amperimétrica?

4A

4A

4A

4

0

4

EJERCICIO Indicar la intensidad que marca la pinza amperimétrica 1 Y 2.

HOLD HOLD

3A

OFF 600V

OFF 600V

600V

600A

600A

700A

600V

600A

600A

700A

200A

200A 20K

200A 20K

200A

ZERO

Hz

2K

Hz

1

2

MAX.

ZERO

MAX.

V V

2K

COM

COM





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EJERCICIO Indicar la intensidad que marca la pinza amperimétrica si cada lámpara consume 3 A.

HOLD

OFF 600V

600V

600A

600A

700A

200A 20K

200A

2K

Hz

1

ZERO

MAX.

V



COM

EJERCICIO Indicar la intensidad que marca la pinza amperimétrica si la lámpara consume 3 A .

HOLD

OFF 600V

600V

600A

600A

700A

200A 20K

200A

2K

Hz

ZERO

MAX.

V

COM



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0.4. ESTUDIO DEL VOLTÍMETRO Se coloca en paralelo. Nos sirve para conocer la diferencia de tensión existente entre dos puntos del circuito. Los voltímetros tienen una muy alta resistencia interna, apenas circula corriente por el, no extraen apanas corriente del circuito a medir con lo cual no se falsea el circuito. En el caso de conectar el voltímetro en serie no existe riesgo de deteriorarse (gracias a su alta resistencia interna), pero la lectura no nos indica ninguna magnitud eléctrica. Par medir voltajes inferiores a 20V, la ruleta apunta a 20V, la punta negra se conecta al COM (común) y la roja se conecta a V. Esta es la escala que más se utiliza en automoción. Para ver como se conecta un voltímetro ya se vio en el capitulo 11 del tema anterior de ELECTRICIDAD BASICA.

EJEMPLO Se utiliza mucho en la búsqueda de averías. Se desea saber una vez que se cierra el interruptor si llega corriente al fusible y a la bombilla. Batería

Interruptor

Fusible

V

V

EJEMPLO Se desea saber la caída de tensión se produce en la resistencia. Batería

Resistencia

Motor

V

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EJERCICIO A

B

¿Podemos conocer si por una resistencia circula corriente con la ayuda de un voltímetro?

R1

0.5. ESTUDIO DEL OHMÍMETRO Nos sirve para medir resistencias eléctricas. Mide la resistencia existente entre la punta negra y la punta roja, el número aparece en la parte derecha del display. Cuando se conecta un ohmímetro hay que quitar la corriente del circuito. Hay que conocer bien el circuito para asegurarnos que resistencia estamos midiendo. En muchos casos conviene sacarla físicamente del circuito y medirla fuera.

1.5

1,5 K Resistencia a medir

NPN

DCV 1000

OFF

PNP

750 ACV

200

200

20 20M

2

2M 200K

10A 20 m

DCA

10A

Para medir resistencias menores de 2K, se coloca la ruleta apuntando a 2K tal como se muestra en la figura. El numero que sale la unidad sera de K ya que la ruleta apunta a 2 K

2K 200

200m

mA

COM



V

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SIGNIFICADO DE UN 1 A LA IZQUIERDA En el caso que aparezca un 1 a la izquierda del display puede significar 2 cosas:

1 1.- Que no exista continuidad es decir que la resistencia sea infinita. Ya sea porque el cable este roto o cordado el componente en algún sitio.

2.- Que la resistencia que estamos midiendo es mayor a la escala seleccionada En este caso mayor que 2K que es donde esta seleccionado la ruleta del polímetro. Procedemos a subir de escala y si nos aparece un valor a la derecha del display entonces es ese el valor de la resistencia y descartamos el primer caso. Si vamos subiendo de escala subimos y llegamos al valor mas alto de la escala y continua el 1 a la izquierda entonces es que no hay continuidad.

EJEMPLO Se desea saber el valor de la resistencia R1. El ohmímetro 1 está midiendo la resistencia que existe entre los puntos A y B, en cambio el ohmímetro 2 está midiendo la resistencia R1. MAL



BIEN

R1

A

R2

 R1

A

B

R2

B

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EJERCICIO ¿Es verdad que está marcando 2  ?

 R1=2

EJERCICIO Decir que marca los ohmímetros.

1 A

3

B

7

C



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EJERCICIO Decir que marca los ohmímetros.

1 A

3

B

7

C

 EJERCICIO ¿Es verdad que Ω1 va a ser menor que 4Ω ?



7

3

A

B

4

C

EJERCICIO ¿Cómo podemos saber si el cable de una bobina no está cortado por algún lugar ?

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1

2

3.5 PNP

NPN DCV

OFF 1000

17.3

750 ACV

200

PNP

NPN DCV

OFF 1000

750 ACV

200

200

20

200

20

2

2

20M

20M

2M

200K

10A

mA



3

10A

17 OFF 1000

DCV

OFF 1000

750 ACV

200

200

20

200

20

2

2

20M

10A 200

DCA 200m mA

COM

20M

2M

2M

200K

200K

10A

2K

20m

10A

PNP

NPN

750 ACV

200

V

COM

12.4

PNP

NPN DCV

mA

4



200

DCA 200m

V

COM

2K

20m

200

DCA 200m

200K

10A

2K

20m

10A

2M

2K

20m



200

DCA 200m

V

10A

mA

COM



V

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5

6

1.34 7

PNP

NPN

DCV

OFF 1000

DCV

750 ACV

200

PNP

NPN OFF 1000

750 ACV

200

200

20

200

20

2

2

20M

10A

2M

2M 200K

10A

10A

mA

10A

mA

8

1 OFF 1000

PNP

NPN DCV

750 ACV

200

V

COM

11.6

PNP

NPN DCV



200

DCA 200m

V

COM

2K

20m



200

DCA 200m

20M

200K 2K

20m

7

96

OFF 1000

750 ACV

200

200

20

200

20

2

2

20M

20M

2M 200K

10A 200

DCA 200m mA

COM

200K

10A

2K

20m

10A

2M 2K

20m



200

DCA 200m

V

10A

mA

COM



V

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EJERCICIOS Seleccionar con la ruleta y conectar las puntas para realizar las siguientes mediciones:

A) B) C) D) E) F)

Comprobación de la alimentación del modulo de encendido. Medir una resistencia de un potenciómetro de 45 K. Medir una resistencia de 900 . Medir una resistencia de 550 K. Una intensidad de más de 3 A. Una intensidad en un circuito electrónico.

PNP

NPN DCV

OFF 1000

750 ACV

200

200

20 2

20M 2M 200K

10A

2K

20m 200

DCA 200m 10A

mA

COM



V

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1.- ELECTRÓNICA BÁSICA

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1.1. RESISTENCIAS A B C

D

Para conocer el valor de las resistencias, como su tolerancia se hace uso del código de colores. Este código consiste en franjas de colores que nos indica su valor. Cuanto mas pequeño es el valor de la tolerancia mayor precisión tiene la resistencia, pero también son mas caras porque son mas difícil de fabricar.

FRANJA INDICACION

A

B

C Poder multiplicador

D

1ª Cifra

2ª Cifra

Tolerancia

Negro

0

0

x1

-

Marrón

1

1

x 10

1

Rojo

2

2

x 100

2

C

Naranja

3

3

x 1.000

-

O

Amarillo

4

4

x 10.000

-

L

Verde

5

5

x 100.000

0,5 

O

Azul

6

6

x 1.000.000

0,25 

R

Violeta

7

7

X 10.000.000

0,10 

E

Gris

8

8

-

0,05 

S

Blanco

9

9

-

-

Oro

-

-

x 0,1

5 

Plata

-

-

x 0,01

10 

Sin color

-

-

-

20 

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EJEMPLO Plata

Rojo

Verde Naranja

± 10 %

3 5 x 100 = 3.500  3.850  Valor maximo 3.500  ± 10 % = 3500 ± 350 3.150  Valor minimo La resistencia esta en perfecto estado si al medirla su valor esta dentro del valor máximo y mínimo.

EJERCICIO 1 ¿Decir si esta bien la siguiente resistencia?

Plata

Naranja

Verde Rojo

Plata 10% Oro 5%

26.500 Ω

0 Negro 1 Marrón 2 rojo 3 naranja 4 Amarillo 5 verde 6 Azul 7 Violeta 8 gris 9 Blanco

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EJERCICIO 2 ¿Decir si esta bien la siguiente resistencia?

Plata

Rojo

Azul Verde

Plata 10% Oro 5%

4.920 Ω

0 Negro 1 Marrón 2 rojo 3 naranja 4 Amarillo 5 verde 6 Azul 7 Violeta 8 gris 9 Blanco

EJERCICIO 3 Decir que colores tiene que tener una resistencia de 1 000 .

1ª Cifra

2ª Cifra

Multiplicador

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TIPOS DE RESISTENCIAS A ) RESISTENCIA NTC ( Negativo Temperatura Coeficiente) Resistencia ( k)

NTC COEFICIENTE

2 mm

1,7 TEMPERATURA

0,6 NEGATIVO

25

Temperatura ( ºC )

50

El valor de la resistencia que varia con la temperatura, la NTC a mayor temperatura menor es la resistencia.

B ) RESISTENCIA PTC ( Positivo Temperatura Coeficiente)

Resistencia ( k)

2 mm

PTC COEFICIENTE

1,7 TEMPERATURA

0,6 POSITIVO

25

50

Temperatura ( ºC )

El valor de la resistencia que varía con la temperatura, la PTC a mayor temperatura mayor es la resistencia.

C ) RESISTENCIA LDR

LDR es una resistencia dependiente de la luz, en oscuridad la resistencia es del orden de cientos 200 a 300 K, mientras que con luz es del orden de unidades 2 a 4 K,

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D ) RESISTENCIA VARIABLE Y POTENCIOMETRO 1.- COMO RESISTENCIA VARIABLE Si no utilizamos la patilla C, la resistencia que hay entre A y B varía en función de la posición del mando (lengüeta), tenemos por tanto una resistencia variable. En automoción se emplea mucho como informador de la posición de distintos elementos como posición de trampillas, altura de faros, posición del acelerador, etc…

EJERCICIO Decir el valor de la resistencia entre el pin A y B, un valor aproximado. Sabiendo que la resistencia entre A y C es de 10 KΩ.

A

A

C

C

B

B





A

A

C

C B

B





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2.- COMO POTENCIOMETRO Vamos a utilizar los 3 pines y además le vamos a alimentar. En el pin B vamos a obtener una gama de tensiones dependiendo de la posición del potenciómetro. Esto nos va a servir como informador de la posición de la lengüeta, si está unida a una compuerta entonces podemos conocer dependiendo del voltaje que sale del pin B, la posición exacta de la compuerta, de lo abierta o cerrada que se encuentra.

Batería A C

B

V EJERCICIO 4 Indicar aproximadamente el valor que hay en el pin B en las posiciones marcadas en las líneas rojas en la lengüeta del potenciómetro. 3

4

2 Batería

1

5

12V A

C B

V ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 72

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EJEMPLO Al pisar el acelerador lo que hacemos es girar el eje del potenciómetro, este mandara un voltaje a la centralita de gestión del motor para informar de la posición en que se encuentra el acelerador.

+ V

Eje giro

de Acelerad or

1.2. DIODO Deja pasar la corriente en un único sentido, exteriormente tienen una franja para indicar el sentido de paso. Esta formado por la unión de un material tipo P y por otro de tipo N, los electrones pueden circular del material P al N y no a la inversa.

P

N

SI NO Sentido de paso

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SIMIL HIDRAHULICO: Se comporta igual que una válvula antiretorno.

NO

SI

POLARIZACIÓN DIRECTA

POLARIZACIÓN INVERSA

CONSIDERACIONES 1.- CAIDA DE TENSIÓN EN EL DIODO Cuando circula corriente por un diodo se produce una caída de tensión de unos 0,6 voltios.

0,6 V

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2.- TENSIÓN MINIMA PARA QUE EMPIECE A CIRCULAR CORRIENTE En la polarización directa es necesario para establecer el paso de corriente una tensión mínima de 0,6 a 0,7 V. Podemos decir que es la presión mínima que necesitamos para abrir la trampilla.

0,3 V

NO CIRCULA CORRIENTE

3.- CORRIENTE DE FUGA Si a un diodo se le somete a una tensión inversa, si deja circular una pequeña intensidad de corriente, que se la denomina corriente de fuga que en la mayoría de los casos es despreciable. En el símil hidráulico vemos que aunque la trampilla este cerrada siempre se escapa algo de agua.

4.- EN POLARIZACIÓN INVERSA NO DEJA CIRCULAR CORRIENTE, SI LA PRESIÓN ES MUY ELEVADA EL DIODO NO AGUANTA Y CEDE DESTRUYENDOSE Si a un diodo se le somete a una tensión inversa alta este se puede perforar. Siguiendo el símil hidráulico podemos decir que si hay una presión muy superior la trampilla se puede romper.

400 Kg/cm2

20 Kg/cm2

1

SE DESTRUYE

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Hay dos características importantes de un diodo que es la corriente máxima en polarización directa y la tensión inversa máxima que puede aguantar. Los diodos de potencia son aquellos que dejan pasar gran cantidad de corriente sin quemarse. La potencia es el calor que es capaz de disipar, si es un diodo por el que va a circular mucha corriente tendrá que ser de gran potencia.

COMPROBACIÓN DE UN DIODO

NO

SI de 500 a 700 mV

Se selecciona en el polímetro en la posición de comprobación de diodos. Cuando seleccionamos con la ruleta del polímetro en la posición de comprobador de diodos lo que medimos es la caída de tensión que se produce en el diodo. Por eso la lectura es de voltaje, en unos polímetros no lo da en milivoltios, por ejemplo 560 y otros polímetros en voltios 0,56. En el diodo se produce una caída de tensión en polarización directa entre 0,5 a 0,7 V si es de Silicio (de 0,2 a 0,4 si es de Germanio). Con el polímetro podemos conocer la caída de tensión que se produce, ponemos la ruleta en la posición de diodo, la lectura obtenida debe estar entre 0,5 a 0,7. Después en polarización inversa nos debe marcar 1 a la izquierda. Cuando decimos SI es que existe continuidad y la caída de tensión que aparece en pantalla debe estar entre 0,5 a 0,7 V. Cuando decimos No es que no existe continuidad, aparece en el display un 1 en la parte izquierda.

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1.3. DIODO ZENER TENSIÓN ZENER

6,8 V SI

DEPENDE VOLTAJE

Sentido de paso en polarización directa

DEL

Si la tensión inversa supera un cierto valor (tensión del ZENER ) si deja circular la corriente. Una de la característica mas importante es la tensión Zener, en el mercado las hay de múltiples valores.

4V

8V

ZENER 6,8 V

ZENER 6,8 V R

R

Polarización inversa con una tensión superior a la tensión del Zener

Polarización inversa con una tensión inferior a la tensión del Zener

El diodo Zener intenta que entre sus extremos exista una diferencia de tensión constante, el valor de esta tensión es precisamente la tensión de Zener, para conseguir esta diferencia deja pasar mas o menos cantidad de corriente. Cuanto mayor sea la tensión inversa a la que esta sometido el diodo Zener mayor será la intensidad que deja circular el diodo. Se suele utilizar para limitar y estabilizar corrientes. La intensidad que puede circular por un diodo Zener es de 10 a 50 mA, a 10 mA ya aparece la tensión Zener, conviene que trabaje a esa intensidad.

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6,8 V

6,8 V

8V

4V SI

NO

1.4. FOTODIODO

Cuanto mayor sea la luz a la que esta sometido el fotodiodo, mayor será la intensidad que deja circular el diodo.

SI DEPENDE DE LA LUZ

LUZ

12V

12 V

R

R

POLARIZACIÓN INVERSA CON LUZ

POLARIZACIÓN INVERSA SIN LUZ

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1.5. DIODO LED ( Diodo Emisor de Luz)

+ SI + LUZ

Muesca de identificación del Cátodo

NO

Son diodos que emiten luz al paso de la corriente, los hay de distinto tamaño y color, debemos tener la precaución de respetar la polaridad ya que si lo colocamos al revés no lucirá como diodo que es, para distinguir la polaridad una de las patillas es mas larga que la otra para indicarnos que es el positivo. También hay que conectar en serie una resistencia cuyo valor depende del color del LED y del voltaje de alimentación. El diodo LED de color rojo para su buen funcionamiento se debe estar conectado entre 1,7 a 1,9 V, si esta sometido a más tensión termina por fundirse y si se coloca a una tensión menor la luz que emite es pobre, para conectarlo a una fuente de 12 V se coloca una resistencia en serie de unos 680 .

INTENSIDAD EN UN DIODO LED Y TENSION DE TRABAJO DE UN LED 2V

12 V

Un LED luce con gran intensidad cuando circula unos 20mA, la caída de tensión en polarización directa depende del color del diodo LED en los de color rojo, verde y amarillo es de unos 2 V. Conviene que trabaje a esa intensidad. Ver anexo 1 al final del capítulo.

680 

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DIODO LED BICOLOR (3 patillas)

El color depende porque diodo circule corriente, si circula corriente por los dos al mismo tiempo aparece el naranja como mezcal de ambos. En realidad, tenemos tres colores.

DIODO LED RGB (4 patillas) Podemos obtener cualquier color.

RGB Blue

Chaflán

Green Azul

Red

Azul Rojo

Verd e

Rojo

Verde

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EJERCICIO ¿Color si de acciona I1 y I2 ? . ¿ y I1,I2 y I3 ?

Rojo

I1 I2

Verde

I3 Azul

EJERCICIO ¿Qué ocurre si movemos las resistencias variables?

Rojo Verde

R1 R2

R3 Azul

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1.6. TIPOS DE TRANSISTORES Emisor

Colector

Colector

Emisor

Base

Base

NPN

PNP P

N

P

N

P

N

Un transistor esta formado por la unión de un material tipo P y otro de tipo N. Según estén colocados puede dar lugar a dos tipos de transistor el PNP o al NPN. Una regla para recordar si el transistor es PNP o NPN es fijarnos en la flecha del símbolo:

Si la flecha PeNetra es del tipo PNP.

Si la flecha No PeNetra es del tipo NPN.

Distintos encapsulados en los transistores.

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1.7. ESTUDIO DEL TRANSISTOR PNP

Colector

Emisor

Emisor

P

N

P

Colector

Base

Base

Para entender los distintos comportamientos del transistor nos vamos a apoyar en un símil hidráulico.

Trampilla Colector

Emisor

TUBERIA MUY ANCHA

TUBERIA MUY ESTRECHA

Base

COMPORTAMIENTO 1

E

I

C

E-

C

B

I

BASE

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1.- La corriente que pasa por E-C depende de la corriente que circula por la base. Esta corriente es aproximadamente un múltiplo de la corriente de la base. Si por la base no circula corriente tampoco pasara por E-C. Cuanto mayor sea el voltaje (presión) en E mayor será la corriente de la base y mayor será la corriente que pasa por E-C . Observamos que ha un pequeño aumento de corriente por la base ( se desplaza la trampilla para abajo ) se produce un gran aumento de la corriente que pasa por E-C. La corriente E-C es aproximadamente un múltiplo que la que circula por la base, por este motivo se dice que el transistor puede funcionar como amplificador.

COMPORTAMIENTO 2 2.-Para que circule corriente por la Base en el Emisor tiene que tener más voltaje (Mas presión) que en la Base.

E

C

I E-C

I BASE

Base

Si la Base tuviera más voltaje (Presión) que en el Emisor la corriente intentaría circular por la base entrando hacia el interior, pero la trampilla se cerraría impidiendo el paso por E-C. Se dice que un transistor puede funcionar como interruptor de la corriente, vemos que dependiendo del voltaje (Presión) a la que se encuentre la Base deja o no circular corriente por E-C.

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COMPORTAMIENTO 3 3.- Puede funcionar como interruptor y como amplificador Se ha explicado anteriormente.

COMPORTAMIENTO 4 4.- El Emisor es donde esta la flecha y por el circula toda la corriente. IE= I C + I B . Por la base y por el colector solo puede salir corriente.

Colector

Emisor

IE

I=I +I

Base

E

C

B

IC

IB

Intensidad del colector

GRAFICA DE LOS TRES ESTADOS DEL TRANSISTOR

Estado Activo

Estado de saturación

Intensidad de la Base

I saturación Estado corte

de

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ESTADO DE CORTE

Si la intensidad que circula por la base es 0 la intensidad que circula por el colector es también 0. Vemos que el transistor no deja circular corriente por el colector.

ESTADO ACTIVO

En este estado vemos que la intensidad que circula por el colector es un múltiplo del que circula por la base. La trampilla se abre mas cuanto mayor sea la corriente que circula por la base. La intensidad que circula por el colector es un múltiplo del que circula por la base Ic=  X Ib donde  es la ganancia, cada transistor tiene una ganancia diferente y suele estar entre 50 y 500.

ESTADO DE SATURACIÓN

Supongamos que vamos aumentando la intensidad de la base, la intensidad que circula por el colector también va aumentando. Cuando la intensidad de la base llega a un valor llamado intensidad de saturación resulta que la trampilla se encuentra totalmente abierta, en este momento la intensidad que circula por el colector es máxima.

También ocurre que aunque circule por la base una intensidad mayor a la intensidad de saturación por el colector ya no aumenta la intensidad sigue valiendo lo mismo que cuando se alcanzó el estado de saturación. El estado de saturación es cuando a un transistor la corriente del colector ya no aumenta mas aunque aumente la corriente de la base.

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EJERCICIO 1 NOTA: R1 y R2 forman un divisor de tensión. VA  VB  VC A ) ¿ Esta luciendo el LED de la figura ? B ) ¿ Que ocurre si accionamos el interruptor ?

A R1 12V

R5

B

R2

R3

C

Se coloca R3 para limitar la corriente de la Base Se coloca R5 para limitar la corriente que pasa por E - C

EJERCICIO 2 NOTA: R1 y R2 forman un divisor de tensión. VA  VB  VC A ) ¿ Esta luciendo el LED de la figura ? B ) ¿ Que ocurre si accionamos el interruptor ?

A

R1 12V

R5

B

R3

R2 C

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EJERCICIO 3 NOTA: R1 y R2 forman un divisor de tensión. VA  VB  VC A ) ¿ Esta luciendo el LED de la figura? B ) ¿ Que ocurre si accionamos el interruptor ? C)

¿ Circula corriente por R3 ?

A

R1 12V

R5

B

R3

R2 C

EJERCICIO 4 Decir como se encuentra la bombilla. A) Inicialmente el circuito le esta en una habitación muy iluminada. B) Después se queda oscura la habitación.

12 v

fotodiodo R

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EJERCICIO 5 A) Decir que le ocurre al motor M1 si movemos la lengüeta lentamente del reóstato hacia arriba. B) ¿ Qué misión tiene la resistencia R1?

12 v

M1

R1

Reostato

Giro

EJERCICIO 6 A ) decir que le ocurre al motor M1 si se aumenta la temperatura.

12 v

M1

NTC

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EJERCICIO 7 ¿Que ocurre cuando va aumentando la luz ambiente?

12 v

L1

LDR

EJERCICIO 8 A) Inicialmente el condensador C1 esta descargado, a continuación conectamos la batería que ocurre con el LED. B) Después si cerramos el interruptor I1 ¿Qué ocurre? C) Después si abrimos el interruptor I1 ¿Qué ocurre? D) Que pasaría si colocamos C1 de una capacidad mucho mayor E) Que pasaría si aumentamos el valor de R3.

12V

R4

C1

I1

R3

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1.8. ESTUDIO DEL TRANSISTOR NPN NOTA: no se recomienda el estudio del transistor NPN para que el estudiante no se lie con el PNP , mas adelante al final del curso se puede estudiar.

COLECTOR

EMISOR

BASE

En este transistor muchas de las cosas dichas para el PNP son validas para el NPN.

1.- La corriente E-C es aproximadamente un múltiplo de la corriente de la Base. 2.- El Emisor es donde esta la flecha y por el circula toda la corriente IE= I

C

+I

B

.

En el NPN la corriente de la Base y del colector solo pueden entrar. 3.- Para que exista corriente por la Base el voltaje en la Base debe ser mayor que en el Emisor. 4.- Puede funcionar como interruptor y como amplificador. 5.- Otros comportamientos que se irán viendo según van apareciendo.

COLECTOR

EMISOR

I Colector I Emisor

NPN I base

BASE

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EJERCICIO 9 NOTA: R1 y R2 forman un divisor de tensión. VA  VB  VC A R1 R5

B

12V

A ) ¿ Esta luciendo el LED de la figura ?

R3

R2

B ) ¿ Que ocurre si accionamos el interruptor ?

C

EJERCICIO 10 A

NOTA: R1 y R2 forman un divisor de tensión. VA  VB  VC

R1 12V

R5

B

R2

A ) ¿ Esta circulando corriente por la resistencia R5 ?

R3

C

EJERCICIO 11

A

NOTA: R1 y R2 forman un divisor de tensión. VA  VB  VC

R1 12V

R5

B

A ) ¿ Esta luciendo el LED de la figura ? R2

R3

C

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1.9. IDENTIFICANDAR EL COMPROBACION DEL MISMO

TIPO

DE

TRANSISTOR

Y

Lo podemos realizar de dos maneras. Al mismo tiempo que realizamos la comprobación identificamos las patillas del transistor.

1- CON LAS PUNTAS DEL POLIMETRO

COLECTOR

EMISOR

Seleccionamos con la ruleta del polímetro en la posición de comprobador de diodos. Podemos suponer que un transistor esta formado por dos diodos, se comprueba de forma similar al diodo. La caída de tensión entre C-B es menor que la que se produce en el E-B. Esta diferencia nos permite distinguir el Emisor del Colector.

NPN BASE

COLECTOR

P

N

N

EMISOR

Identificamos primero la base, después vemos la caída de tensión entre la base y las otras patillas, obtenemos por ejemplo 0,654 y 0,657 la que de menor valor es el colector.

BASE

COLECTOR

EMISOR

MAS GRANDE

BASE

COMPROBACION DE UN DIODO

SI NO

P

N

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COMPROBACION DE UN TRANSISTOR NO

P

N

NO

P

N

P

N

SI

SI

NO

NO SI

SI

NO

NO

La tensión entre la Base y el Emisor es de unos 0,6 V , es la caída de tensión que se produce en un diodo V BE = 0,6 V .

2- MEDIANTE EL COMPROBADOR DE TRANSISTORES

Esta prueba consiste en averiguar la ganancia que tiene el transistor a comprobar, el valor de la ganancia (HFE =  ) en la mayoría de los transistores esta comprendido entre 50 a 400. Cuanto mayor es la potencia del transistor menor es la ganancia de dicho transistor.

E

E B

B

C

C E

NPN

E

Seleccionamos con la ruleta del polímetro en la posición de HFE, pinchamos el transistor en el comprobador, cada patilla en su lugar correspondiente, En la pantalla debe salir un numero entre 50 y 500. Si sale un 1 o un 2 lo más probable es que nos hemos equivocado en la identificación del E y C, pinchamos de nuevo y realizamos de nuevo la comprobación. Esta prueba es más fiable para detectar el E y C que con las puntas del polímetro.

PNP

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En este caso es un transistor PNP por ello lo comprobamos en la zona de comprobación PNP. La ganancia debe ser aproximada a la que indique el fabricante.

Ic

=

 es muy sensible a la temperatura.

Ib

1.10. DIVISOR DE TENSIÓN DIVISOR DE TENSIÓN Supongamos que tenemos una fuente de alimentación de 12V y construimos un circuito electrónico de pequeñísimo consumo que funciona a una tensión de 4 V. Si R1, R2 y R3 tienen el mismo valor, la caída de tensión que se produce en cada una tiene el mismo valor, en este caso la tensión en los extremos de cada resistencia es un tercio de o la tensión de entrada. Para obtener un voltaje de salida deseado, es suficiente colocar un divisor de dos resistencias con un valor adecuado para producir una caída de tensión deseada. El divisor funciona bien siempre que la corriente que circula por el divisor es mucho mayor que la que circula por el circuito exterior que alimentamos.

A R1 12V

Corriente divisor

B R2 Circuito que se alimenta a 4V

C R3 D

El divisor nos permite disponer de distintos voltajes para poder hacer uso según nos convenga en un circuito electrónico.

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CALCULO DE UN DIVISOR DE TENSIÓN 1.- Primer paso Lo primero nos tenemos que fijar en el voltaje de la batería, y ponemos tantas resistencias iguales como sea el voltaje, si el voltaje de la batería es de 10V ponemos 10 resistencias iguales, la caída de tensión así es de 1 V en cada resistencia, tenemos así una gama de voltajes, en este caso de 10V a 0 V . 2.- El segundo paso Es agrupar las resistencias por delante y por detrás del punto elegido.

EJEMPLO Se desea construir un divisor de tensión de 2 resistencias para obtener un voltaje de 6 voltios. Disponemos de una batería de 10V ¿Que valor tienen que tener la resistencia R1 Y R2 ? 10 V R1

R2

6V

10 V

R1=

K

R2=

K

A

B

C

D

E

F

G

10V

9V

8V

7V

6V

5V

4V

H

3V

I

J

2V

1V

k

0V

10 V R1

R2

6V

R1= 4 R2= 6

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EJERCICIO 8 Calcular el valor de R1 y R2 para obtener el siguiente divisor de tensión.

7V R1

R2

3V

R1=

K

R2=

K

EJERCICIO 9 Calcular el valor de R1,R2 y R3 para obtener el siguiente divisor de tensión.

10V R1

R2

8V

R3

3V

R1=

K

R2=

K

R3=

K

1.11. DIVISIÓN DE TENSIÓN CON UNA RESISTENCIA VARIABLE

+ 5V

A El voltaje que hay entre la resistencia fija y variable depende del valor de la resistencia variable, cuanto mayor es la resistencia variable mayor es el voltaje en A. Digamos que retiene más a los electrones y al no dejarlo pasar aumenta el voltaje hacia la parte de atrás.

Resistencia variable

Resistencia fija V

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SIMIL HIDRÁULICO

manómetro 2

5 Kg / cm

Grifo

P 2

BOMBA Resistencia fija

Punto A

Resistencia variable

Supongamos que el grifo se encuentra en el jardín, y el manómetro en el interior de la casa, nosotros observando el manómetro somos capaces de saber como de abierto de encuentra el grifo.

Hay dos valores interesantes de presión y en el que van ha oscilar el resto de los valores. Si marca 5, el grifo se encuentra totalmente cerrado, si marca 0 el grifo se encuentra totalmente abierto.

EJERCICIO 10 Dibujar de una forma aproximada el grifo, si el valor de la presión que indica el manómetro es de :

5 Kg / cm2

3 Kg / cm2

2.5 Kg / cm2

1 Kg / cm2

0 Kg / cm2

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APLICACIÓN PRACTICA EN LAS UNIDADES DE CONTROL

Las unidades electrónicas de control disponen de sensores formados generalmente por resistencias variables.

A

+ 5V R fija

C

A

El voltaje en A depende de la resistencia del sensor, en este caso es una NTC. La unidad de control se informa de este voltaje y así conoce el valor de la temperatura, existirá un rango de valores de voltaje a cada voltaje le corresponde una temperatura. En este ejemplo funcionando bien la NTC el voltaje se moverá entre 1 V y 3,2 V , si se sale de estos valores es que algo funciona mal.

V

NTC

RANGO DE VALORES DE VOLTAJE EN PUNTO A

Rango de valores en A

1V

3,2 V

5V

0V

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1.12. COMO LA UNIDAD DE CONTROL DETECTA CORTA O CORTO DE UNA NTC Continuando con el símil hidráulico vemos que hay dos valores interesantes de presión y en el que van ha oscilar el resto de los valores. Si marca 5, el grifo se encuentra totalmente cerrado, si marca 0 el grifo se encuentra totalmente abierto. La unidad de control tiene la capacidad de detectar algunas averías como mostramos a continuación:

1.- CORTACIRCUITO ( la NTC o el cable que la une a la centralita esta cortado)

A

En este caso el voltaje en A es de 5V, la centralita lo interpreta como avería y lo almacena en la memoria de averías.

+ 5V R fija

A

5V

C

Cortado

NTC

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2) DERIVACIÓN A MASA EN EL CABLE DE ALIMENTACIÓN DE LA NTC

A

Si el cable esta tocando a masa, el voltaje en A es 0 V, la centralita lo interpreta como avería y lo almacena en la memoria de averías.

+ 5V R fija

A

0V

C

Derivado a masa

La resistencia fija evita que en este caso de derivación a masa se produce un cortocircuito, si no estuviera se pone un positivo directamente a masa y se podría dañar la unidad. También forma parte del divisor de tensión

NTC

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1.13. INTERRUPTORES COMO DIVISOR DE TENSIÓN Con el fin de disminuir el número de cables, las unidades de control pueden conocer perfectamente que interruptor ha sido accionado, nos basta con tener dos cables, el que sale por A y el de masa.

V A

+ 5v Resistencia fija

Vemos que la resistencia variable depende del pulsador que es apretado. El voltaje en el punto A dependerá del interruptor apretado, la unidad de control se informa así mediante el voltaje.

A

Resistencia variable R1

I1

R2

I2

Se suele utilizar cuando una unidad de control necesita la información de muchos interruptores que estén cercanos unos de otros, es decir que estén agrupados.

I3

R3

I4

R4

EJERCICIO Montar este circuito en el taller, utilizar todas las resistencias de igual valor, decir que voltaje hay en el punto A dependiendo del botón que se accione. Vemos que en reposo también hay voltaje, esto es para comprobar en todo momento la continuidad del cable que une centralita con la caja de interruptores. Si da 5 V el cable esta cortado y si da 0V es que esta derivado a masa.

INTERRUPTOR ACCIONADO

VOLTAJE EN A

Reposo I1 I2 I3 I4 ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 102

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1.14. CORRIENTE ALTERNA La intensidad como el voltaje varían de valor en función del tiempo, cambia tanto de sentido como de magnitud.

Voltaje

V2

V1 Tiempo

t4 t1 t2

t3

V4

En el gráfico decimos que es positiva cuando circula hacia un sentido y negativa cuando lo hace en el otro sentido, es una cuestión de convenio de signo. Supongamos que tenemos un generador de corriente alterna, en el instante t1 el voltaje tiene un valor V1 y un poco mas tarde en t2 el voltaje ha aumentado. En el instante t3 el voltaje es nulo y en el t4 es negativo.

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símil hidráulico El hombre grande mueve el embolo del punto D al C y después del C al D de forma continua, vemos que unas veces el agua sale por B y regresa por A y otras al revés. El Observador ve que la pelota sumergida en el líquido unas veces circula para un lado y otras para el otro lado de una forma alterna.

Intensidad ASPIRA

COMPRIME

Pelota pequeña

V1

Instante t1 A

B

Observador C

D

Intensidad ASPIRA

COMPRIME

Pelota pequeña

V4

Instante t4 A

B C

D

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1.15. CIRCUITOS RECTIFICADORES Tienen como misión el de transformar la corriente alterna en continua, es decir que tenga siempre el mismo sentido.

1.- RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA A

C

Consumidor

D1 D

B +

Rectificador

+

Tiempo

Tiempo

-

SALIDA C-D

ENTRADA A-B

Colocamos el diodo D1 como circuito rectificador, cuando el punto A es positivo y B negativo la corriente puede circular sin dificultad por el circuito exterior en este caso por la lámpara. Cuando B es positivo y A negativo el diodo impide el paso de la corriente y la intensidad de salida será nula.

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2.- RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA C

A Consumidor

B

Rectificador

+

D +

Tiempo

Tiempo

-

SALIDA C-D

ENTRADA A-B

Realizamos un circuito formado por 4 diodos llamado puente de diodos. La corriente que circula por el consumidor tiene siempre el mismo sentido, por C siempre sale la corriente y por D entra. Cuando sale por A

A

B

Cuando sale por B

C

A

C

B

D

D

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1.16. CONDENSADOR Cámara

Cámara Para realizar este estudio primero pondremos unos ejemplos con un símil hidráulico. Un condensador es parecido a un acumulador hidráulico, tiene la propiedad de almacenar liquido a la presión al que ha estado sometido y después esta dispuesta a dar ese fluido inicialmente a esa presión, a medida que se va vaciando el acumulador da menos presión al estar la membrana elástica menos tensa. Membrana elástica

CARGA DE UN CONDENSADOR Al abrir la llave L1 comienza a circular fluido, el acumulador se esta llenando al deformarse y estilarse la membrana elástica. Llega un momento que la membrana no se puede deformar mas y por tanto deja de circular fluido.

CERRADA L2

ABIERTA L1

BOMBA

Al principio el caudal que circula es grande porque la membrana se deforma con facilidad pero a medida que el acumulador se va llenando ( cargado ) el caudal disminuye. Cuanto más grande sea el acumulador mayor será el fluido que es capaz de almacenar. Cuanta mayor sea la presión que da la bomba mayor será el fluido que se almacenará. Si la bomba que ponemos da poca presión el acumulador se llenara poco, al deformarse la membrana ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 107

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esta ofrece resistencia a la deformación, en cambio si ponemos otra bomba que de mucha mas presión que la anterior resulta que la membrana se deforma mas y el fluido que se almacena es mayor. Ahora el acumulador se encuentra cargado y dispuesto para expulsar al circuito todo el fluido que se encuentra almacenado a la presión que estuvo sometido por la bomba.

DESCARGA DE UN CONDENSADOR L2

ABIERTA

CERRADA

L1

BOMBA

Si ahora cerramos L1, y abrimos L2 resulta que el acumulador se descarga y da al exterior el fluido al que tenia almacenado, inicialmente lo da a la presión a la que estaba guardada y a medida que se va descargando lo da a menor presión la membrana elástica esta cada vez menos tensa, también el caudal disminuye a medida que se va descargando el acumulador.

EJERCICIO 11 Inicialmente el condensador esta descargado. Que pasa con el LED cuando cerramos el interruptor I1 .

C1 LED

I1 R

Condensador

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EJERCICIO 12 Inicialmente el condensador esta descargado. A) Que pasa con el LED cuando cerramos el interruptor I1 . B) Después cerramos I2 que pasa con el LED . C) Después abrimos I2. Que pasa con el LED.

I2

LED

I1

C1

R Condensador

CONDENSADOR ELÉCTRICO Podemos suponer que los electrones son los átomos que forman el fluido hidráulico. Los primeros condensadores que aparecieron en electrónica eran dos laminas metálicas colocadas una enfrente de la otra a muy poca distancia, pero sin tocarse. Para evitar que no llegaran a tocarse se colocaba entre las dos laminas otra lamina de material aislante o dieléctrico (aire, papel mica, etc.). Lamina Batería

Condensador

Batería

Condensador

Si conectamos la batería seria lógico pensar que ningún electrón saldrá de la batería ya que las placas no se tocan, no esta el circuito cerrado. Hemos pensado mal porque al conectar la batería comienza a circular electrones, podemos decir que los electrones son “engañados”, como las dos placas están tan cerca una de la otra los electrones “piensan “ que pueden pasar de una lámina a la otra. Llega un momento en que dejan de circular los electrones, los electrones se han colocado por toda la superficie de la lámina “con la esperanza que poder pasar ” y ya no caben más. Si contamos todos los electrones que han llegado y están dentro del condensador se la llama capacidad “ de igual manera que la capacidad de un cine es de 200 personas”.

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La capacidad de un condensador de láminas es mayor cuanto mayor sea la superficie de la lámina y cuanto más cerca este una lámina de la otra “ mas engaña a los electrones”. También depende del aislante o dieléctrico.

CARACTERÍSTICAS DE UN CONDENSADOR Las mas importantes son el tipo de condensador, la capacidad en microfaradios ( F ) y el voltaje máximo a que puede estar sometido. Este dispositivo es peligroso si no se maneja correctamente. Si en un condensador electrolítico, como el que se muestra en la figura, se sobrepasa el voltaje que especifica el fabricante o si se conecta con la polaridad invertida (el fabricante señala la polaridad de sus contactos), puede explotar y dañar a quien lo está manipulando. A este condensador según el fabricante se le puede aplicar un voltaje máximo de 30 V. Si se carga con una batería de unos 12 V, se puede descargar uniendo sus contactos con un conductor, como un destornillador, se produce una espectacular chispa que pone en evidencia la capacidad del dispositivo de almacenar energía.

CLASIFICACIÓN DE LOS CONDENSADORES Hay muchos tipos diferentes, pero los podemos clasificar en fijos y variables.

20  F 30 V

Aislante

Nos indica la patilla negativa

Flanja de color Laminas metálicas Patilla negativa

Los fijos suelen presentar aspectos como el de la figura, que corresponde a un condensador electrolítico. Su forma cilíndrica se debe a que las láminas, en este caso separadas por un papel, están enrolladas para ahorrar espacio. Los condensadores variables se caracterizan porque su capacidad C puede modificarse en forma mecánica girando un eje. También los hay de muchos tipos, pero los más comunes logran este efecto modificando las áreas enfrentadas de sus laminas o moviendo el dieléctrico que existe entre sus placas. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 110

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ANEXO 1 Lo más importante es saber el voltaje al que debe estar conectado el diodo. Como norma general, podemos ver la siguiente tabla, donde apreciamos los colores disponibles, los voltajes de funcionamiento, y la corriente que soportan. Naturalmente, los valores son orientativos, por lo que sería recomendable seguir los consejos de los fabricantes para cada caso particular.

COLOR DEL LED

Voltaje en los extremos del LED Corriente ( mA) ( Voltios)

Infrarrojo

V< 1,63

Rojo

1,63 < V < 2,03

Naranja

2,03 < V < 2,10

Amarillo

2,10 < V < 2,18

Verde

1,90 < V < 4,00

Azul

2,48 < V < 3,70

Violeta

2,76 < V < 4,00

Morado

2,48 < V < 3,70

Ultravioleta

3,10 < V < 4,40

Rosa

Aproximado 3,3

Blanco

Aproximado 3,5

10 < I < 20

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Los LED de 3 mm y 5 mm de diámetro consumen normalmente entre 10 y 20 mA Para alargar la vida de los LED (y de todos los componentes en general), podemos seguir algunos consejos: 1) No hacerlos trabajar al límite. Si un LED nos indica que permite un paso de corriente de máximo 20mA, es una buena práctica no exceder el límite de 15mA. 2) Así mismo, a más voltaje más luz darán, pero también más se calentarán y su vida durará menos.

Calculo aproximado de la resistencia que debemos poner Primero realizamos un cálculo aproximado, si queremos afinar mas, después de calcular la resistencia montamos el circuito en el taller y colocamos un amperímetro en seria para ver la intensidad que circula. Dijimos que por diseño son interesaba una intensidad de unos 15 mA. Si la lectura del amperímetro nos indica una intensidad algo alta y queremos que sea algo mas baja no tenemos mas que colocar una resistencia mas alta a la que hemos colocado en el circuito.

V BAT

I

I

LED

R

LED

LED

VLED

VR

Si conectamos el LED azul directamente a la batería de un coche ( 13 V ) el diodo se destruye porque el LED azul debe estar conectado a unos 3,5 V. Se coloca una resistencia en serie para que en esta resistencia se produzca una caída de tensión (en este caso 13 –3,5 = 9,5 V ) para que al diodo le llegue el voltaje adecuado, en este caso 3,5 V . Es fácil saber la caída de tensión que se debe producir en la resistencia:

V BAT = VR + V LED despejando obtenemos que VR = V BAT - V LED

Recordar que el voltaje de la batería a la que queremos alimentar al LED es un dato conocido . También el voltaje en los extremos del LED en conocido porque conocemos el color y entrando en la tabla ponemos un valor intermedio. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 112

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Por diseño quiero que la intensidad que circule por el LED sea de 15mA. Viendo el circuito la intensidad que va ha circular por la resistencia es la misma que la que circula por el LED. Conocemos la intensidad que va ha circular por la resistencia IR = 15 mA

De la Ley de Ohm : IR = VR / R

despejando R obtenemos R = VR / I R

De esta ultima formula obtenemos por fin el valor de la resistencia que buscamos.

EJEMPLO 1 Deseamos conectar un diodo Azul a una baterías que tiene un voltaje de 13 V, que resistencia debemos de poner (aproximado). Ponemos todos los datos que conocemos en el esquema eléctrico: - Por ser un diodo Azul el voltaje en sus extremos es de unos 3,5 V que es lo que nos indica la tabla. - Por diseño quiero que la intensidad que circule por el LED sea de 15mA. La intensidad que circula por el LED y por la resistencia es de 15 mA . Podríamos poner 20 mA. - El voltaje de la batería es dato 13 V .

13 V

0,015 A

0,015 A

R

LED

VR

3,5V

La caída de tensión que se debe producir en la resistencia :

VR = V BAT - V LED = 13 – 3,5 = 9,5 V

La resistencia que tenemos que colocar es de : ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 113

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R = VR / I R = 9,5 / 0.015 = 633 Ω

ANEXO 2 RESISTENCIAS APROXIMADAS DEPENDIENDO DEL COLOR Y DEL VOLTAJE En la siguiente tabla damos unos valores generales de la tensión de polarización típica para cada color. También os figura el valor de la resistencia necesaria, en Ohmios, para distintos valores de tensión de alimentación. En caso de duda deberemos acudir al Datasheet del LED para consultar los valores nominales.

VALOR DE LA RESISTENCIA A COLOCAR EN FUNCION DEL COLOR Y VOLTAJE DE ALIMENTACION Voltaje de polarizacion del LED

VOLTAJE DE ALIMENTACION 3,3 V

5V

9V

12V

Infrarrojo

1.4V

150

270

510

680

Rojo

1.8V

100

220

470

680

Naranja

2.1V

100

200

470

680

Amarillo

2.2V

100

200

470

680

Verde

3.2V

10

150

330

560

Azul

3.5V

–

100

330

560

Violeta

3.6V

–

100

330

560

Blanco

3.8V

–

100

330

560

Color LED

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2.- ESTUDIO DE LAS BATERÍAS

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2.1. MISIÓN DE UN ACUMULADOR Acumulador es todo aquello capaz de almacenar energía para ser utilizada posteriormente. En carga las baterías transforman la energía eléctrica que le llega del alternador en energía química que se almacena en su interior. Podíamos decir que los electrones intervienen para producir unas reacciones químicas, quedándose dentro de estas. En descarga una batería transforma la energía química en eléctrica, produciéndose reacciones químicas contrarias a las que se producían en el proceso de carga y liberan electrones produciendo la corriente eléctrica. La misión principal de la batería en un automóvil es permitir el arranque del motor, una vez que el motor térmico está funcionando toda la energía eléctrica que necesita el vehículo la genera el alternador. También alimenta a circuitos eléctricos que hace uso el conductor cuando el motor térmico esta parado, que permite escuchar el equipo de música, accionar los elevalunas eléctricos, dejar las luces de emergencia, etc.. La batería continúa alimentando a circuitos cuando no hacemos uso del vehículo como la de alimentación de la alarma antirrobo, del cierre centralizado, del reloj, de la memoria del equipo de música, etc... Cuando el conductor se sube y arranca el vehículo acciona para ello el motor de arranque que se alimenta de la batería, el consumo que se produce en los segundos que el motor eléctrico esta girando es relativamente alto, esto produce una descarga importante en la batería. Una vez arrancado el motor térmico el alternador produce la suficiente corriente eléctrica como para alimentar a todos los circuitos que el conductor desee y a la vez suministra corriente a la batería para que esta se cargue, si el viaje es duradero llega un momento que la batería se ha cargado totalmente y el alternador deja de alimentar a la batería. Cuando una batería se carga aumenta el voltaje en sus bornes, cuando esta cargada totalmente el voltaje se iguala al del alternador y no permite el paso de corriente por ella para que la sigan cargando. Si el usuario realiza solo trayectos excesivamente cortos, no da tiempo a recuperar lo que se ha gastado en el arranque y por tanto llega un momento que se queda sin carga la batería.

MOTOR PARADO

MOTOR EN MARCHA

BATERIA

BATERIA

A los circuitos

A los circuitos

ALTERNADOR

ALTERNADOR

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2.2. PARTES DE UNA BATERÍA 1.- RECIPIENTE Tapón

Agujero Orificio desgasificador

Borne

Vaso

El material es de polipropileno o ebonita (cauchos endurecidos y moldeados ) de alta resistencia a los impactos y al ataque de los ácidos.

Tabique

Vaso

Tienen tabiques formando vasos independientes, no comunicándose unos con otros.

En la tapa están:

A ) Los bornes positivo y negativos. El borne positivo es de un diámetro mayor, para evitar posibles errores a la hora de conectarlos.

B ) Los agujeros. Hay uno por vaso, por ellos controlamos el nivel del electrolito y podemos añadir agua destilada o desmineralizada.

C ) Los tapones. Tienen dos misiones que son el evitar el derrame del electrolito y permitir la evacuación de gases que se producen de las reacciones químicas. Estos gases salen por el orificio desgasificador.

2.- PLACAS POSITIVAS Y NEGATIVAS Puente Material activo Armazón

Están formadas por un armazón y por un material activo. El armazón hace de soporte del material activo, tiene que ser resistente mecánicamente y a la acción corrosiva de los ácidos.

El material activo es el que reacciona químicamente, es quebradizo, es similar a barro seco, por lo que es sensible a las vibraciones y golpes. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 117

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En la placa positiva es de peróxido de plomo y en la negativa es de plomo puro o esponjoso.

1m2

La superficie de la placa va a determinar la intensidad máxima y la capacidad, cuanta mayor superficie mayor número de reacciones químicas se realizan, y mayor número de electrones se liberan, por cuestiones de espacio las placas se hacen de la sección de la batería y después se unen eléctricamente mediante el puente. 0,25m2

3.- SEPARADORES O AISLANTES Entre las placas positivas y negativas se colocan los separadores, tienen dos misiones la de aislar las placas para que no se formen cortocircuitos y la segunda para formar junto a las placas de un paquete o bloque compacto para que tengan mayor rigidez. Los separadores están hechos de lana de vidrio, son porosos para que pueda circular el electrolito entre las placas para así permitir las reacciones químicas.

4.- ELECTROLITO Esta formado por un 34 % de ácido sulfúrico SO4H2 y de un 66 % de agua H20 . El ácido sulfúrico es muy corrosivo, disuelve todos los metales menos el oro y el platino, al plomo solo el electrolito le disuelve si esta caliente y muy concentrado. Conducto desgasificador

Orificio desgasificador

Tapón

Detalle del tapón

Tapón conducto

Junta tórica orificio Separadores poroso

Pb

Pb O2

Pb

Pb O2

Pb

Pb O2

Electrolito

Esta batería es de tres vasos y se consigue un voltaje en bornes de 6 Voltios ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 118

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2.3. ESTADO DE CARGA DE LA BATERÍA Y REACCIONES QUÍMICAS Si hacemos 2 fotografías a las placas, la primera cuando esta totalmente cargada y otra estando totalmente descargada. BATERÍA DESCARGADA ( 0%)

BATERÍA CARGADA (100 % )

SO4 H2 Pb

H2O

SO4 H2 PbO2

SO4Pb

34 % de ácido  Mucho ácido  Mucha densidad

H2O

SO4Pb

Poco ácido y mucha agua  Poca densidad

A medida que se va descargando, las placas reaccionan con el electrolito y se va depositando en ellas sulfato de plomo. En el electrolito cada vez queda menos ácido porque este ha reaccionado con las placas, el ácido tiene mas densidad que el agua por lo que la densidad del electrolito disminuye.

En el proceso de descarga el sulfato de plomo va aumentando en las dos placas a costa del material activo original. Cuando la placa este completamente formada por sulfato la batería se encontrará totalmente desgastada.

Pb

SO4 H2

PbO2

En el proceso de carga se producen reacciones contrarias, ahora el sulfato va desapareciendo de las placas y en su lugar

H2O

SO4Pb

Descarga

SO4Pb

2 SO4Pb + 2 H2O + 2 e-

Pb + PbO2 + 2 SO4 H2

aparece de nuevo la materia activa.

Carga

Un método para saber el estado de carga de una batería es medir la densidad del electrolito.

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Pera 0%

1,19

50%

1,22

100%

1,29

Para determinar el estado de carga basta con medir la densidad mediante un densímetro, el densímetro consta de un tubo transparente que contiene un flotador, en el tubo se introduce electrolito apretando y soltando la pera que esta en un extremo de este.

Flotador

Tubo

Vista delantera

Vista trasera

El flotador se hundirá más o menos dependiendo de la densidad del electrolito.

Entrada del electrolito

El flotador contiene dos escalas en una nos da el valor de la densidad del electrolito, y en la otra nos que da en tanto por ciento de lo cargada que se encuentra el vaso.

MIRILLA DE CARGA Algunas baterías disponen de un visor, dependiendo del color que tengan nos indica el estado de carga de la batería. Si el visor tiene color verde nos esta indicando que el estado de carga es superior a un 70 % y si aparece en color negro el estado de carga es inferior al 70%.

La bola de color verde tiene una densidad tal que cuando la densidad del electrolito es mas densa la bola frota y sube por el tubo, al mirar por el visor aparece de color verde. Si el electrolito tiene poca densidad la bola se hunde y se deposita en el fondo, al mirar por el visor aparece de color negro que es el color del cono.

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2.4. VOLTAJE EN BORNES El voltaje depende del estado de carga de la batería, cuanto mas cargada se encuentre mayor es el voltaje. Una batería esta formada por celdas, una celda el conjunto que forma un vaso con las placas que contiene. En la batería del automóvil los celdas están conectados en serie con lo que el voltaje en los bornes es la suma de los voltajes que genera cada celda, las conexiones se puede observar en la figura DETALLE DE UNA BATERIA que esta en el apartado 1.

Batería

Elemento

Si la batería esta al 100 % se obtiene un voltaje de 2,2 V por celda, mientras si se encuentra descargada daría 1,85 V.

ESTADO CARGA Plena carga

% DE DENSIDAD VOLTAJE POR VOLTAJE EN CARGA ELECTROLIT CELDA BORNES DE O 100 %

1,28

75 %

1,25

Media carga

Descargada

50%

1,22

25 %

1,19

2,2 V

13,2 V

2,0 V

12,0 V

1,85 V

11,1 V

Consideramos que una batería al 25 % esta descargada, aunque nos puede suministrar corriente, esta lo hace con poca potencia. Por ejemplo si colocamos una bombilla de cruce ( 45 W ), apenas tiene fuerza para encender.

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2.5 CARACTERÍSTICAS

Capacidad

Voltaje en bornes

Intensidad máxima de cortocircuito

A la hora de comprar una batería hay 4 características importantes que tenemos que tener en cuenta, tres de estas viene grabado en una pegatina.

12 V - 45 Ah - 300 A

1.- VOLTAJE EN BORNES Nos indica el voltaje nominal de la batería.

2.- INTENSIDAD MÁXIMA O DE CORTOCIRCUITO Es la máxima intensidad que nos puede suministrar dicha batería. Cuando el motor del vehículo es grande y mas aun si además es diesel (alta relación de compresión que dificulta el volteo del motor), el motor de arranque debe suministrar gran potencia para el volteo del motor, para conseguir esta potencia necesita absorber gran cantidad de intensidad, por lo que tenemos que colocar baterías de alta intensidad máxima. La potencia eléctrica es P = V x I , como el voltaje esta determinado, para conseguir una alta potencia necesitamos una alta intensidad. Recordar que un motor eléctrico transforma la energía eléctrica en mecánica.

3.- CAPACIDAD

50 litros 1 litros / hora

Si tenemos un depósito de agua de 50 litros, podemos afirmar que si se vacía al ritmo de 1 litro / hora el depósito tardaría 50 horas en vaciarse.

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1A

50 Ah

Una batería de 50 Ah nos indica que puede dar 1 Amperio durante 50 horas o que puede dar 2A durante 25 horas o 5 A durante 10 h, etc. Los vehículos con motores grandes y sobre todo diesel la capacidad de las baterías que se instalan es mayor que en un motor de pequeña cilindrada de gasolina, ya que el consumo durante el arranque es mayor (mayor relación de compresión y órganos mas robustos).

4.- LOCALIZACIÓN DE LOS BORNES Si compramos una batería con la colocación distinta, lo mas probable es que no la podamos instalar en el vehículo, ya que Los cables que van a los bornes de la batería son normalmente muy cortos. MUY IMPORTANTE: si conectamos equivocadamente los bornes aunque solamente sea un instante, deterioramos alternador (se quema el puente de diodos y posiblemente el regulador)

2.6. AUTODESCARGA Las baterías con mantenimiento o clásicas pierden al día el 1 % de su capacidad aunque esta no se use. Esta es debido principalmente al antimonio y a las impurezas que provienen en las adiciones de agua, de aquí la importancia de utilizar agua destilada o desmineralizada.

2.7. TIPOS DE BATERÍAS SEGUN EL MANTENIMIENTO A ) BATERÍAS CON MANTENIMIENTO O CLASICAS El armazón de las placas estaba formada de plomo con un 6 % de antimonio para proporcionarle resistencia mecánica y a la acción corrosiva de los ácidos. Mas tarde se comprobó que el antimonio tenía efectos perjudiciales, favorecía la evaporación del agua y la autodescarga.

B ) BATERÍAS CON BAJO MANTENIMIENTO Las nuevas técnicas de fabricación de las placas y separadores permiten obtener rejillas con menor contenido de antimonio y separadores mas finos y porosos (con lo que se aumenta el contacto entre el electrolito y la materia activa ). Se obtiene con esto las siguientes ventajas: ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 123

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MOTIVO

MEJORA

Menos autodescarga

Menos antimonio

Menos consumo de agua

Mayor prestaciones en el arranque

Separadores mas finos y porosos

Mayor voltaje en bornes

Menos volumen de la batería Técnica de fabricación mas compacta de los paquetes formados por las placas y Mayor resistencia al choque y vibraciones separadores

C ) BATERÍAS SIN MANTENIMIENTO Se ha sustituido el antimonio por calcio, desaparecen los efectos perjudiciales de este. Las celdas son cerrados por una tapa única, existe un mayor espacio entre el nivel del electrolito y la tapa a efectos de deposito para retener los vapores, provista de un sistema especial de ventilación que retiene al máximo los vapores producidos. Un dispositivo antideflagante impide la propagación de la llama o chispa al interior de la batería. Las ventajas que se consiguen respecto a la anterior son:

- No tiene apenas autodescarga. Es capaz de arrancar sin dificultad después de 18 meses. - Mayor vida de la batería al tener menos corrosión. - No necesita añadir agua.

2.8. TENSIÓN DE GASIFICACION La tensión de gasificación es la tensión de carga, por encima de la cual una batería empieza a gasificar de un modo manifiesto. La gasificación comienza a partir de una tensión entre bornes de 14,4 V (tensión de cada vaso 2,4 V). Esto hace que se produzca hidrógeno superfluo en una gran cantidad (gas detonante). Atención: peligro de explosión. No conviene que la batería este expuesta a un voltaje de carga superior (mala regulación del alternador o carga rápida con un ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 124

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cargador de batería, interesa cargas lentas que son el 10% de la capacidad de dicha batería) porque el agua se pierde con el inconveniente que esto conlleva.

2.9. CICLO DE CARGA Y DESCARGA Cada vez que se descarga se producen unas reacciones químicas en un sentido , y cuando se recarga se producen otras reacciones químicas en sentido contrario. Descarga 2 SO4Pb + 2 H2O + 2 e-

Pb + PbO2 + 2 SO4 H2 Carga

Después de una descarga viene una carga. A esto se dice que se ha realizado un ciclo de carga y descarga. Lo que ocurre que la batería se va deteriorando con cada ciclo.

La profundidad de descarga es lo descargada que se encuentra una batería antes de iniciar la carga.

La profundidad de descarga si afecta al número de ciclos de duración de la batería. Mientras menor sea la profundidad de descarga el promedio la vida es mayor. En el vehículo la batería se descarga en el momento del arranque del motor térmico, por lo que la profundidad de descarga no es grande.

Las baterías de plomo actuales admiten unos 4.000 ciclos de carga y descarga (para una profundidad de descarga de un arranque) . Es decir que podemos recargar la batería unas 4.000 veces. En el automóvil cuando arrancamos se produce una descarga y una vez arrancado el alternador comienza a cargarlo, es decir cada vez que arrancamos el vehículo se produce un ciclo de carga y descarga. Podemos decir que la vida de una batería en el vehículo será aproximadamente de 4.000 arranques. Si una persona arranca 3 veces el vehículo al día, la vida de la batería será de unos 4 años.

2.10. CAUSAS MAS FRECUENTES DEL DETERIORO DE UNA BATERÍA

1.- SOBRECARGA CONTINUA Esto se produce cuando la batería se encuentra sometido a un voltaje superior. Se puede dar por un mal funcionamiento del regulador del alternador o cuando se conectan erróneamente ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 125

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baterías entre si o se selecciona mal el voltaje en el cargador de la batería. En sobrecarga se produce mayor gasificación.

2.-CARGA EXCESIVA También se daña cuando una batería esta cargada y se la obliga a continuar cargando.

2.- DESCARGA EXCESIVA Casi todo el ácido del electrolito reacciona con las placas, quedando muy poco ácido en el electrolito. Si además se la deja mucho tiempo descargada, el sulfato de plomo de las placas se endurece y cristaliza impidiendo reaccionar químicamente. Hay que someterle a una carga mediante el cargador y vemos en el amperímetro si admite carga o no, en el caso de que no admita se sustituye.

3.- DESCARGAS FRECUENTES Y EXCESIVAMENTE AGOTADORAS Esto se da cuando el conductor acciona el motor de arranque de manera continuada y repetitiva para conseguir la puesta en marcha del motor térmico, el motor térmico tiene dificultades para arrancar por que este fuera de punto o por cualquier otro motivo. Después de un intento de arranque de forma continuada conviene esperar al menos unos 5 segundos para intentar de nuevo el arranque.

4.- LA EDAD ( ciclo de carga y descarga) La vida normal de una batería depende del uso, recordar que cuando mas sufre una batería es en el arranque, el deterioro dependerá del número de veces que arranquemos al día. La vida con poco uso esta entre 4 a 5 años, considerando que una batería es una pieza relativamente barata comparada con cualquier otra pieza del automóvil y que apenas avisa de su mal estado, una recomendación es la sustitución de esta por sistema de 3 a 4 años. Si se hace mucho uso lo tendremos que cambiar mas cerca de los 3.

5.- OTRAS CAUSAS - Baterías conexionadas con polaridad inversa. - Elevada temperatura de un agente exterior ( hace mas corrosivo el electrolito y puede atacar al armazón ). - Rotura del recipiente por golpe. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 126

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2.11. SINTOMAS DE QUE UN VASO SE ENCUENTRA EN CORTOCIRCUITO Un vaso se encuentra en cortocircuito cuando esta tocando la placa positiva a la negativa, en el instante en que se produce el cortocircuito empieza a circular corriente ya que se une la placa positiva a la negativa (Ver que es lo mismo que se hace cuando se conecta una bombilla ) se producen las reacciones químicas y toda la materia activa se transforma es sulfato de plomo, y el electrolito es prácticamente agua. Al ponerla a cargar la batería la corriente pasa de una placa a otra por donde esta cortocircuitada y por tanto no se realiza en dicho vaso ninguna reacción química.

Mirando la densidad en todos los vasos tienen que tener densidades prácticamente idénticas, si en un vaso la densidad es 1 nos indica que ese vaso se encuentra en cortocircuito. Un vaso en cortocircuito no aporta voltaje, el voltaje en bornes es inferior aproximadamente en 2 V. Si después de cargar una batería si nos da menos de 11V es que se encuentra cortocircuitada.

2.12. MANTENIMIENTO Orificio de llenado Nivel 1cm

Nivel

Indicador de nivel

Mantener el nivel del electrolito 1 cm por encima de las placas. Los fabricantes nos indican el nivel mediante dos métodos, el primero consiste en dos rayas en el exterior de la batería indicando donde debe encontrarse el nivel. El otro consiste en una pieza que esta dentro de cada vaso que es visible y cuando el nivel del electrolito lo toca el nivel es el correcto. Mantener limpia la batería por el exterior, para evitar fugas eléctricas. Se limpia con sosa o bicarbonato disuelta en agua.

Mantener limpio los bornes y proteger con vaselina o grasa. Si una batería no se utiliza, recargarla cada cierto sobre todo si es con mantenimiento para compensar la autodescarga.

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2.13. PRECAUCIONES

Hidrogeno

1) No provocar chispas cerca de la batería, existe peligro de explosión. En el proceso de carga se produce hidrogeno dentro de los vasos, que es altamente explosivo, siempre se escapa algo por los tapones, una chispa puede producir la deflagración y esta propagarse al interior, que al ser un recinto cerrado provoca la explosión haciendo saltar hacia arriba la tapa de la batería

con gran fuerza. 2) El electrolito es corrosivo, lavar las manos después de manipular la batería y nunca tocar las manos con los ojos. En caso de contacto con la piel lavar rápidamente con abundante agua. 3) Mantener la batería siempre en vertical, para evitar el derrame del electrolito.

Chispa del cortocircuito

Chapa o cualquier pieza metalica unida a la carroceria

4) Desconectar siempre primero el borne negativo, así no se puede producir cortocircuito al tocar con la llave fija a la chapa de la carrocería. Por el mismo motivo al conectar la batería hay que conectar el ultimo el borne negativo.

5) Cuando arrancamos un vehículo ayudándonos de otra batería

Cable A

RECOMENDADO

Vemos que se conectan en paralelo, pero el cable A no hay que llevarlo al borne negativo para que toque masa, sino que hay que llevarlo a un tornillo o cualquier pieza que haga buena masa, es el último que se coloca y una vez arrancado el motor es el primer cable que hay que desconectar.

Vemos que eléctricamente es idéntico si lo colocamos al borne negativo directamente, la razón es que al ser el primer cable que se desconecta en el caso de saltar chispa, esta salta lejos de la batería y así se elimina el riesgo de explosión.

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Cable A

NO RECOMENDADO

6) No se recomienda arrancar un vehículo con la ayuda de otro. Con el aumento de la electrónica en el vehículo existe el riesgo del deterioro de alguna centralita electrónica, por los picos de tensión que se puede producir.

2.14. CONEXIONES ENTRE BATERÍAS

1.- EN PARALELO La batería equivalente tendrá: - El mismo voltaje. - La capacidad es la suma de las capacidades individuales. - La intensidad máxima es la suma de las baterías individuales. 12V / 45Ah 12V / 100Ah A

B

A

B

12V / 55Ah

12V

6V

Nunca se pueden acoplar baterías de distinto voltaje, se descargaría la de mayor voltaje sobre la de menor deteriorándola por sobrecarga.

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2.- EN SERIE La batería equivalente tendrá: - El voltaje es la suma de todas. - La capacidad es la de menor capacidad en un uso correcto. - La intensidad máxima de la batería equivalente es igual a la que tenga menor intensidad máxima.

12V / 45Ah A

24V / 45Ah B

A

B

12V / 45Ah

Lo normal es colocar baterías de igual capacidad para conseguir que todas se carguen o descarguen al mismo tiempo, si colocamos una de menor capacidad resulta que en la descarga, la de menor capacidad se agotaría antes con lo que se produciría su deterioro al circular corriente estando ya descargada al 100 %. En el proceso de carga esta se cargaría antes que las demás, pero como continúa circulando corriente ahora la estamos dañando por sobrecarga.

3.- MIXTO Es una combinación de las dos anteriores. 12V / 45Ah 12V / 100Ah A 12V / 55Ah

A

B

24V / 100Ah

B

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EJERCICIO Obtener la siguiente batería 12V / 100Ah si disponemos de las tres baterías siguientes: 2 Baterías de 6V / 50Ah 1 Batería de 12V / 50Ah

6V / 50Ah

6V / 50Ah

6V / 50Ah

6V / 50Ah

B

A

12V / 50Ah 12V / 50Ah

2.15. CONSIDERACIONES PARA CAMBIAR UNA BATERIA EN UN VEHÍCULO CON CAN BUS Prácticamente todos los vehículos modernos van equipados con CAN BUS, todas las centralitas son como CPU de los ordenadores de nuestras casas, todas estas centralitas estan conectadas en red para pasarse información de unas a otras, esta red se la denomina CAN BUS. En los vehículos que tengan CAN BUS es recomendable esperar 5 minutos después de quitar el contacto para desembornar o cambiar la batería.

Cuando el conductor después de un viaje quita el contacto las distintas unidades no se apagan de inmediato sino que siguen funcionando para terminar de emitir todo los mensajes y después cerrarse. Es lo mismo que ocurre cuando apagamos nuestro ordenador de nuestra casa, apretamos el botón de apagado pero el ordenador tarda un rato en apagarse.

Después de embornar la batería damos al contacto y esperamos unos 3 minutos antes de arrancar el vehículo, esto es para que se reinicie el sistema. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 131

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2.16. COMPROBACIÓN DESPUES DE INSTALAR UNA BATERÍA A) CONSUMO A VEHÍCULO ESTACIONADO Hay ocasiones que después de instalar una batería nueva o poner la misma después de cargarla, al día siguiente o a los pocos días la batería se viene abajo como ocurrió días antes.

A

i

Esto puede deberse a que exista un consumo mayor de lo normal con el vehículo estacionado y sin hacer uso de el. Basta que la bombilla del maletero se quede encendida ( 5 W ) para que tenga un consumo de 0,4 A, si la batería del vehículo es de 45 Ah se descargaría por completo en 4,5 días si no se hace uso del vehículo.

El consumo que existe con el vehículo estacionado es muy pequeño del orden de mA, proviene del reloj, de la memoria radio, de la alarma, del cierre centralizado, etc ...

Se puede realizar una breve comprobación con un amperímetro para detectar si el consumo es alto.

Si efectivamente existe fuga, lo primero que tenemos que hacer es averiguar en qué circuito se produce, para esto conectamos el amperímetro y a continuación vamos a la caja de fusibles y vamos quitando fusible y comprobando en cual existe variación en el amperímetro.

En vehículos con CAN BUS hay que esperar para realizar esta prueba unos 5 minutos después de quitar el contacto. Por las razones expuestas en el apartado anterior.

B) QUE CARGE EL ALTERNADOR Colocamos un voltímetro entre los dos bornes de la batería con el motor apagado, el voltímetro nos marca en este instante el voltaje de la batería (anotamos dicho valor), después arrancamos el motor en este instante el voltímetro nos indica el voltaje generado por el alternador, el valor obtenido debe ser superior al anterior(suele estar por los 14 V). Si nos da el mismo voltaje con motor parado y con motor arrancado significa que no carga el alternador.

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2.17. PROCEDIMIENTO DE CARGA EN UN CARGADOR DE BATERÍA 1.- Se tiene que realizar en un recinto bien ventilado 2.- Quitar los tapones ( si están selladas no quitar los tapones y poner a cargar solo con carga lenta) 3.- Averiguar el estado de carga mediante un densímetro para estimar el tiempo de carga. 4.- Añadir agua si es necesario. 5.- Conectar las pinzas al cargador. 6.- Seleccionar el voltaje adecuado en el cargador. 7.- Graduar la intensidad de carga. Se recomienda que la intensidad sea el 10% del valor de la capacidad de la batería, si la batería es de 45 Ah, la intensidad recomendada será de 4,5 A.

Siempre que sea posible realizar cargas lentas. Las cargas rápidas se deben realizar cuando se dispone de poco tiempo, no conviene realizar cargas rápidas a la misma batería de forma continuada.

PRECAUCIÓN Una vez que ha terminado el proceso de carga, nunca quitar las pinzas sin haber desconectado primero el cargador desde el interruptor del mismo, de lo contrario puede saltar un chispazo entre la pinza y el borne con el peligro de explosión que implica.

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2.18. CARGA DE VARIAS BATERÍAS AL MISMO TIEMPO Tenemos que seleccionar en el cargador los parámetros de la batería equivalente. 1.- EN SERIE No recomendada ya que hay que prestar mayor atención, como conectamos baterías que tienen distinto nivel de carga resulta que siempre una se carga por completo antes que la otra y sufre una sobrecarga al continuar funcionando el cargador. Hay que desconectar el cargador cuando se cargue la primera batería al 100 % y a partir de aquí hay poner a cargar la segunda en solitario teniendo la precaución de seleccionar nuevamente el voltaje en el cargador. 2.- EN PARALELO Esta recomendada por su mayor sencillez y porque se elimina el riesgo de sobrecarga. Como están todas en paralelo cuando una se carga por completo se opone a que circule corriente por ella ( aumenta el voltaje de dicha batería ) y la corriente que genera el cargador se desvía a las otras que aún están sin cargar. 3.- MIXTO Es una combinación de las dos anteriores, con los inconvenientes explicados.

2.19. ESTIMACIÓN DEL TIEMPO DE CARGA A ) DE UNA SOLA BATERÍA Primero obtenemos el estado de carga con ayuda de un densímetro. Después calculamos la carga que tenemos que añadir para llegar al 100%. Graduamos en el cargador la intensidad de carga, normalmente pondremos el 10 % de la capacidad de dicha batería. Por último, calculamos el tiempo que tenemos que dejar la batería en el cargador.

EJEMPLO Se desea calcular el tiempo que tenemos que dejar cargando una batería 12 V / 75 Ah / 300A si se encuentra al 40 % de su capacidad y si la intensidad de carga es del 10 % de la capacidad.

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75 Ah

60 %

45Ah

Tenemos que rellenar el 100% - 40 % = 60 %

El 60 % de 75 Ah = 45 Ah 40 %

30Ah

La intensidad de carga es el 10 % de 75 = 7,5 A 45 Ah El tiempo de carga será :

t = ⎯⎯⎯ = 6 h 7,5 A

B ) DE BATERÍAS CONEXIONADAS EN PARALELO Calculamos lo que tenemos que llenar de cada una y después se realiza como una única batería. La intensidad de carga será normalmente el 10 % de la capacidad de la batería equivalente.

EJEMPLO Tenemos dos baterías que deseamos cargar al mismo tiempo, la colocamos en paralelo a una intensidad de carga del 10 %. ¿ Cuanto tiempo tardará en cargarse ?

1 de 12V / 100Ah / 150A que se encuentra cargada al 30 % 1 de 12V / 55Ah / 200A que se encuentra cargada al 50 % De la primera tenemos que rellenar 100 % - 30 % = 70 % 70 % de 100Ah = 70 Ah De la segunda tenemos que rellenar 100 % - 50 % = 50 % 50 % de 55 Ah = 27,5 Ah Sumando lo que tenemos que rellenar de las dos 70 Ah +27,5 Ah = 97,5 Ah La intensidad a la que graduamos el cargador es el 10 % de la capacidad de la batería equivalente. 10 % de

( 100 + 55 ) = 15,5 A

El tiempo de carga será :

97,5 Ah t = ⎯⎯⎯ = 6,2 h

15,5 A ________________________________________________ https://electricidaddelauto1.blogspot.com 135

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EJERCICIO 1 Tenemos una batería cargada al 100 % de 12V / 50Ah / 300A conectada a una bombilla con un consumo de 2 A . ¿ Cuanto tiempo tardara en descargarse por completo ?

EJERCICIO 2 Medimos con un densímetro el electrolito de una batería y nos indica que esta al 45 % de la capacidad, se desea saber cuanto tiempo tardara en agotarse si se le conecta a una bombilla con un consumo de 3 A.

Batería 12V / 60Ah / 300

EJERCICIO 3 Una batería se encuentra al 40 % de su capacidad. La conectamos a un cargador y lo graduamos para que nos suministre 1 A . ¿ Cuanto tiempo tenemos que dejarla conectada ?

Batería 12V / 55Ah / 350A.

EJERCICIO 4

0% 50% 100%

Queremos cargar una batería 12V / 90 Ah / 350 A , con una carga lenta. ¿ Calcular la intensidad de carga y el tiempo de carga?

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EJERCICIO 5 Obtener una batería de 12V / 120Ah con las siguientes baterías:

1 Batería de

6V / 50Ah

1 Batería de

6V / 50Ah

1 Batería de 12V / 70Ah

EJERCICIO 6 Obtener una batería de 24V / 120Ah con las siguientes baterías:

1 Batería de 12V / 50Ah 1 Batería de 12V / 70Ah 1 Batería de 12V / 120Ah

EJERCICIO 7 De las dos baterías siguientes decir cual de las dos guarda mas electrones.

A)

12V / 75Ah / 300A que se encuentra cargada al 35 %

B)

12V / 55Ah / 350A que se encuentra cargada al 45 %

EJERCICIO 8 Obtener una batería de 36V / 100Ah con las siguientes baterías: 2 Baterías de

6V / 10Ah

1 Baterías de 12V / 40Ah 1 Baterías de 12V / 50Ah ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 137

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1 Baterías de 24V / 100Ah

EJERCICIO 9 Tenemos dos baterías que deseamos cargar al mismo tiempo, la colocamos en paralelo a una intensidad de carga del 10 % de la batería equivalente. ¿ Cuanto tiempo tardará en cargarse ? 1 de 12V / 45Ah / 250A que se encuentra cargada al 20 % 1 de 12V / 55Ah / 300A que se encuentra cargada al 60 %

2.21. BATERIAS VRLA (VALVE REGULATED LEAD ACID BATTERY) (BATERIAS DE PLOMO CON VÁLVULA REGULADORA) CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS 1- La batería es hermética. Habrá escape de gas en las válvulas de seguridad únicamente en caso de una sobrepresión debido a una sobrecarga o de algún fallo de los componentes. Los tapones de cierre de los vasos no son desenroscables y actúan como válvulas de seguridad. 2.- El electrolito esta fijado ya sea formando un GEL o empapando en un fieltro de lana de vidrio. VENTAJAS 1.- Ausencia de mantenimiento. Los gases de hidrógeno y oxígeno que se producen al sobrecargar la batería se vuelven a transformar en agua dentro del vaso en cuestión. 2.- Seguridad contra el derrame al estar el electrolito fijado. 3.- Reducida gasificación solo sale fuera de la batería en caso de sobrepresión. 4.- Alta resistencia a ciclos de carga y descarga 5.- Alta resistencia de funcionamiento a la descarga profunda DESVENTAJAS 1.- Si se carga en exceso, el gas que se escapa a través de la válvula .estas cantidades de liquido no se pueden reponer y puede suceder que la batería sufra por ello un daño irreversible. Por ese motivo, para cargar este tipo de baterías se tiene que utilizar un limitador de la tensión de carga de 14,4 V. 2.- Tanto las de GEL como las empapadas en fibra de vidrio son incapaces de trabajar a altas temperaturas, por lo cual no resulta adecuada para el montaje en el vano motor. 3.- Las de GEL tienen una capacidad menor a alta intensidad, por tanto tienen malas propiedades para el arranque sobre todo en frío. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 138

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TIPOS DE BATERIAS VRLA 1.-BATERIAS DE GEL

Conducto desgasificador

Orificio desgasificador

Tapón

Sin sobrepresión

Tapón conducto

Separadores poroso

Con sobrepresión

GEL Muelle torica

Es posible solidificar el electrolito conjuntamente con un gelificante. Agregando ácido silícico al ácido sulfúrico, el electrólito se solidifica, transformándose en una masa gelatinosa.

La batería de gel tiene un mínimo de 12.000 ciclos de arranque, con lo que se puede afirmar que la durabilidad de estas es tres veces la de una batería convencional ( unos 4.200 ciclos) .

Las baterías de GEL normalmente no se utilizan para aplicaciones de arranque en el sector automotor porque las temperaturas elevadas de trabajo en el interior del compartimiento del motor de los vehículos de motor térmico generan un aumento significativo del volumen del gel con repercusiones sobre las prestaciones eléctricas y sobre la duración de vida de la batería. Por otra parte las temperaturas muy bajas causan una concentración del GEL en el interior de la celda que causa un aumento de la resistencia interna de la batería, y eso afecta negativamente la corriente de arranque en frío (-18ºC) que se reduce significativamente con respecto a la de las baterías con tecnología AGM o de ácido libre.

Las baterías de GEL por lo tanto resultan más aptas a aplicaciones de energía que de potencia, y se utilizan en aplicaciones industriales donde se requiere una resistencia elevada a los ciclos de descarga y carga. También se utilizan para la alimentación de los servicios de bordo en el sector de la náutica y del tiempo libre (caravanas) como alternativa a las baterías AGM. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 139

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2.- BATERIAS DE AGM (Absorbent Glass Mat battery) Batería con malla de fibra de vidrio absorbente El electrolito va fijado en una malla o fieltro micrométrica de fibra de vidrio absorbente. La malla consta de fibras de vidrio muy finas y trenzadas entre sí. La malla tiene muy buenas características para ser remojable con ácido sulfúrico y es muy absorbente. La malla o fieltro actúa como una esponja absorbiendo toda la cantidad del electrolito. La malla o fieltro hace la función de separador o aislante entre las placas. VENTAJAS: Fieltro de fibra de vidrio

- Mayor potencia de arranque en frío - Alta resistencia de funcionamiento a la descarga profunda - Alta resistencia a ciclos de carga y descarga - Seguridad contra basculamiento y derrame, aunque se rompa la carcasa - No requiere mantenimiento - En comparación con las baterías convencionales produce una muy baja estratificación del ácido, que suele reducir la potencia.

PROCESO DE RECOMBINACIÓN En una batería tradicional de plomo, de electrolito libre, durante la fase de recarga se obtiene la disociación del agua en los dos gases que la constituyen, hidrógeno y oxígeno. Los dos gases aparecen en forma de burbujas y como flotan suben a la superficie y salen por los tapones de la tapa. Se produce una pérdida de agua en el electrolito.

En cambio, en las baterías AGM los gases que se producen son retenidos por el separador Placa positiva Malla de fibra de vidrio microporoso de microfibra de vidrio. El oxígeno liberado por la placa positiva puede migrar hasta la placa negativa, para recombinarse con el hidrógeno y formando nuevamente agua. De esta forma no existe perdida de agua en el electrolito. Se crea así un ciclo electroquímico cerrado, que en principio y en condiciones normales de uso no genera ninguna emisión de gas al exterior y de consumo de agua.

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AGM “ESPIRACELL” En algunos modelos de baterías AGM vemos que los vasos de la batería son cilíndricos. Las placas no son planas y paralelas, las placas están formando un bocadillo con el separador o aislante y están enrolladas formando una espiral. Esta tecnología a espiral aguanta mas las vibraciones. ya que las placas están totalmente inmovilizadas

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COMPARATIVA DE LAS BATERIAS SEGÚN EL TIPO

TIPOLOGIA DE BATERIAS ELECTROLITO LIBRE

ELECTROLITO FIJADO

( WET)

TECNOLOGIA

TRADICIONALES

GEL

AGM

Voltaje

6V-12V-24V

6V –12V

6V –12V

Capacidad (Ah)

De 40 a 180 Ah

De 16 a 210 Ah

De 33 a 225 Ah

Corriente de arranque en frío De 330 a 920 A EN (A)

De 180 a 1030 A

De 680 a 950 A

Angulo de montaje

Sin inclinación

Cualquier posición

Cualquier posición

Intensidad de carga

10 % de la capacidad

Del 25% a 50% de la Cualquier amperaje capacidad

Autodescarga

Tras 8 meses Tras 2 años mantiene Tras 2 años mantiene mantiene el 35% de el 85% de carga el 90% de carga carga

Vida util ( ciclos Carga/ Descarga ) profundidad de Entre 350 y 400 descarga 100%

Entre 550 y 600

Entre 950 y 1000

Máxima descarga

En torno al 75%

En torno al 100%

capacidad

de

Posible perdida de electrolito

En torno al 55-60% Posible liquido

perdida

de

Posible perdida de Gel Ninguna

Las de electrolito libre que son las que hemos estudiado al principio, también se las llama WET en ingles húmedas.

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VIDA UTIL ( CICLOS DE CARGA / DESCARGA) La profundidad de descarga si afecta al numero de ciclos de duración de la batería. Mientras menor sea la descarga promedio la vida es mayor.

NUMERO DE CICLOS DE VIDA ( BATERIA DE GEL) EN FUNCIÓN DE PROFUNDIDAD DE DESCARGA CAPACIDAD DE LA DESCARGA

DURACIÓN NORMAL ( ciclos)

100%

500

75%

750

50%

1100

25%

2500

10%

6000

Vemos que si a una batería de Gel si siempre la descargamos un 50% de su capacidad ante de cargarla de nuevo, va a tener una vida de unos 1100 recargas.

IMPORTANTE:

-

Use siempre un cargador regulado por voltaje, con detección automática de temperatura. Ponga el cargador entre 13.8 y 14.1 voltios a 20 °C. No rebase los 14.1 voltios. Nunca abra un acumulador sellado de gel

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3.- ELECTROMAGNETISMO BÁSICO

f.e.m.

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3.1. LÍNEAS DE FUERZA Para representar el campo magnético dibujamos unas líneas llamadas líneas del campo magnético.

- Las Líneas del campo magnético son siempre cerradas. - Las líneas salen por el polo Norte y entran por el Sur. N

- Cuantas mas juntas estén las líneas mayor será el campo magnético.

S

- En los campos se producen efectos físicos, que aprovechamos para crear maquinas útiles, como:

Creación de corriente eléctrica

Alternadores y dínamos

Creación de fuerza y movimiento

Motores eléctricos

Creación de calor

Resistencia

3.2. CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN CONDUCTOR i

i

Es de forma circular y concéntrica , situado en un plano perpendicular al conductor.

El sentido de las líneas del campo se determina por la ley de la mano derecha

Intensidad

LEY DE LA MANO DERECHA Se coge con la mano derecha al conductor con el dedo pulgar señalando hacia donde circula la corriente. El sentido del campo nos la indica los restantes dedos.

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3.3. CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UNA BOBINA

Una bobina no es mas que un conductor enrollado de forma circular, el número de vueltas suele ser alto y unas vueltas están enrolladas sobre las anteriores. Cada tramo de conductor crea un campo circular a su alrededor, la suma de todos crea un campo como la de un imán

Intensidad

S

intensidad

Trozo de cable donde nos fijamos

Intensidad

Para conocer cuál es el polo Norte y el Sur nos fijamos el sentido de las líneas de fuerza que hay en el interior de la bobina. Aplicamos la ley de la mano derecha a un trozo del conductor de la bobina y vemos la dirección de las líneas de fuerza en el interior de la bobina.

Para conocer en una bobina el sentido de las líneas de fuerza, nos fijamos en un trozo de cable de la bobina, la cogemos con la mano derecha ese trozo de cable con todos los dedos menos el N pulgar que lo dirigimos en el sentido de la corriente, los restantes dedos nos indican el sentido del campo que circula por la parte interior de la bobina.

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S

N

N

S

3.4. PROPIEDAD IMPORTANTE Cuando se acerca un hierro a un imán o a un campo magnético el campo magnético aumenta A) SE ACERCA A UN IMAN Cuando un imán se acerca a un hierro u otro material ferromagnético vemos que el hierro se transforma también en imán. Cuando separamos al hierro vemos que este ha perdido la propiedad magnética. Podemos decir que materiales como el hierro en presencia de campo magnético se transforma en imanes. Esta es la razón por el que se introduce dentro de las bobinas un metal como el hierro. Si introducimos dentro de la bobina un cuerpo como el hierro resulta que el campo magnético aumenta considerablemente.

Campo magnético

Electrón Núcleo

Vemos que un átomo genera un campo magnético parecido al de un imán,

Intensidad

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SIN PRESENCIA DE CAMPO MAG.

CON PRESENCIA DE CAMPO MAG.

Imán

Material ferromagnético

En los materiales como estos átomos están desordenados los campos se anulan. En los materiales ferromagnéticos tienen la propiedad que si se le somete a un campo magnético exterior sus átomos se ordenan o alinean con lo que se suman todo los pequeños imanes transformando así este material ferromagnético en un imán. Vemos en la imagen que cuando acercamos un imán el material ferromagnético se orienta y consigue imantarse.

A) SE ACERCA O ESTA PRESENTE EN UN CAMPO MAGNETICO

BOBINA

ELECTROIMÁN

Campo mayor

El campo magnético del electroimán es mayor ya que se suma el campo generado por la bobina mas la que proviene de la imantación del material ferromagnético.

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COMPORTAMIENTO DE FONICA

UN IMAN ENFRENTE DE UNA RUEDA

INSTANTE 1

INSTANTE 2

Rueda fónica

Al girar la rueda fónica el imán unas veces se encuentra con el diente y otras con el hueco. Cuando se encuentra con el diente el campo magnético del imán aumenta mientras decrece cuando esta enfrente del hueco. Vemos que al girar la rueda el campo magnético del imán esta creciendo y decreciendo constantemente. Mas adelante estudiaremos el captador inductivo y el captador Hall que intervienen estas dos piezas.

3.5. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA En la figura vemos que el conductor se encuentra sumergido dentro del campo magnético representado por las líneas de fuerza.

N

S

Si movemos el conductor este corta las líneas del campo magnético.

Sentido del campo

Velocidad

N

i

Sentido del campo

S

Siempre que un conductor corte líneas de fuerza se crea en el una f.e.m. ( fuerza electro motriz ). Fuerza electro motriz es una fuerza que empuja a los electrones hacia una un sentido, si el circuito esta cerrado entonces los electrones se desplazan y circulan por el conductor dando lugar a una corriente eléctrica. La f.e.m. es mayor cuantas mas líneas de fuerza corte el conductor y cuanto menos tiempo emplee para ello.

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REGLA DE FLEMING DE LA MANO DERECHA

VELOCIDAD

Colocamos los dedos índice, medio y pulgar de la mano derecha de manera que sean perpendicular entre si. SENTIDO DEL CAMPO

Situamos el índice el sentido del campo magnético, el dedo pulgar señalando el movimiento del conductor.

INTENSIDAD

El dedo medio nos indica el sentido de la corriente generada.

Si el conductor no se mueve, ni tampoco los imanes no se corta líneas de fuerza y por tanto no se genera f.e.m.

3.6. TRANSFORMADORES Desplazamiento del campo

A

B

V

Al pasar corriente por la bobina A, se crea un campo magnético. Este campo al crecer se desplaza hacia el exterior y corta las espiras de la bobina B, generándose en ella una corriente. También al dejar de circular corriente por A el campo magnético disminuye y se desplaza hacia el interior, cortando también las espiras de la bobina B, ahora la corriente generada es de sentido contrario.

AUMENTO DE VOLTAJE Desplazamiento del campo

A

B

V

Cuanto mayor sea el numero de espiras en B mayor será el voltaje generado, ya que se corta mas líneas de fuerza y cuanto menor es el numero de espiras de B menor será el voltaje generado. En este caso aumenta el voltaje pero disminuye la intensidad de la corriente en B.

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DISMINUCIÓN DEL VOLTAJE

Desplazamiento del campo

A

B

El número de espiras en B es menor. En este caso el voltaje en B disminuye y aumenta la intensidad.

V

3.7. AUTOINDUCCIÓN

P

Desplazamiento del campo

Al abrir el interruptor P, el campo magnético disminuye. Este se desplaza al interior con lo que corta las espiras de la bobina. Se induce una corriente en la misma bobina con un voltaje muy superior al que estaba alimentado inicialmente. El voltaje es alto porque el proceso se realiza muy rápidamente, la bobina corta muchas líneas de fuerza en muy poco tiempo.

También se crea una autoinducción al cerrar el circuito, esta se opone al paso de la corriente hasta que el campo magnético se encuentre en lo mas alto y se deja de cortar campo.

El pico de tensión puede dañar componentes electrónicos como unidades de control de distintos circuitos que no tiene nada que ver con el circuito de la bobina. El daño consiste en el perforando diodos y transistores de dichos circuitos. Para entender el comportamiento de la corriente y tensión inducida podemos sustituir la bobina por una batería de un alto voltaje durante el breve instante que dura la autoinducción. En la figura 1 vemos el circuito original en la figura 2 vemos como la tensión inducida perfora el diodo D1 del circuito de control de otro circuito que no tiene nada que ver con la bobina.

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Durante el instante de autoinducción se genera en este caso unos 250 V, la corriente sale del positivo buscando el negativo de dicha batería, en este caso el camino que ha encontrado es el dibujado con trazos gruesos, el diodo se perfora por el alto valor de la tensión.

250 V

Instante del pico de tensión

12 V

Para evitar que los picos de tensión que se generan en las bobinas salgan al exterior basta con conectar un diodo o una resistencia entre los extremos de dicha bobina, se les llama de protección. Vemos que en el instante de la autoinducción, el pico de tensión no sale al exterior ya que puede cerrar el circuito a través del diodo o de la resistencia de protección,

.

12 V

D1 R4

R4

Circuito Electrónico Interruptor

La corriente circula en forma de chispa

Bobina

Figura 1

Bobina

250 V

Figura 2

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3.8. CAPTADOR INDUCTIVO

V

Manda un impulso cuando detecta una variación exterior del espacio magnético, se puede poner para que esta se produzca un hueco, un diente o un tetón transversal. Imán Bobina

Hueco

Disco de hierro

En la zona lisa del disco el campo magnético del imán permanece estático, en el momento que se acerca una irregularidad ( Un diente, hueco, etc.) el campo magnético del imán se mueve ( aumenta o disminuye) , en ese movimiento las líneas del campo del imán corta a la bobina y se genera en la bobina una f.e.m. (Ver apartado 3.4. )

La forma de la señal o impulso es como se muestra en la figura, dura un breve espacio de tiempo, el pico de la tensión puede ser elevado.

Diente

f.e.m.

Tetón

tiempo

DETALLE DEL SENSOR INDUCTIVO El cable es coaxial para evitar que salgan ondas electromagnéticas que se generan en los conductores cuando circulan corrientes de alta frecuencia. También evitan que entren ondas electromagnéticas del exterior al interior del conductor, estas pueden modificar las señales eléctricas que circulan por el conductor sobre todo cuando son débiles. Pantalla protectora

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Cable coaxial de dos hilos

Tornillo de amarre S N

La pantalla protectora se conecta a masa y consiste en un trenzado de hilo metálico que forma una envoltura flexible. Realmente es una jaula de faraday.

Imán Núcleo polar Bobina Entrehierro

Rueda fónica

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3.9. CAPTADOR DE EFECTO HALL Conductor

Cuando el semiconductor no esta siendo atravesado por campo magnético los electrones van del + al - sin desviarse, el voltaje entre la cara A y B es nulo.

Semiconductor

Electrones Electrodo

A

Si colocamos un imán enfrente de la placa del semiconductor los electrones se desvían debido a la acción del campo magnético que ejerce una fuerza sobre los electrones. Si colocamos un voltímetro entre la cara A y B aparece una tensión del orden de milivoltios que se la denomina tensión Hall.

B

VHall

A

Cuanto mayor sea el campo magnético mas se desvían los electrones y por tanto mayor es el valor de la tensión Hall.

B

Los electrodos son el punto de unión entre la placa semiconductora y los cables.

A) CAPTADOR DE EFECTO HALL CON PANTALLA METALICA Tanto el imán como la placa del semiconductor son piezas estáticas y están unidas rígidamente al conjunto, existe un rotor de hierro con forma de cacerola invertida en la que se han practicado ventanas, el rotor al girar unas veces impide que el flujo magnético atraviese a la placa semiconductora al interponerse entre el imán y la placa, en cambio cuando aparece la ventana el flujo del imán puede atravesar al semiconductor y es en este momento cuando aparece la tensión entre la cara A y B. Ventana

Eje de giro

Deflector Rotor

Rotor

Ventanas Captador Hall

Deflector

Imán Eje de giro

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La tensión Hall que se produce en la placa del semiconductor gobierna a un circuito integrado CI. El funcionamiento del CI lo hemos simplificado y se va ha CI A comportar como muestra la figura. Mientras no exista tensión en A, el interruptor T está abierto, en el T momento que existe tensión en A el interruptor T se cierra, en estas condiciones el terminal 0 es masa y por tanto no tiene tensión. Realmente no existe un interruptor como tal, este corte se realiza electrónicamente mediante transistores.

B) CAPTADOR DE EFECTO HALL CON RUEDA FONICA

INSTANTE 1

INSTANTE 2

S

V HALL PEQUENO

N

V HALL GRANDE

S N

Semiconductor

A

B Rueda fónica

En el instante 1 el sensor se encuentra enfrente del hueco en este momento el campo magnético es débil y los electrones se desvían poco con lo que el VHALL es pequeño. En el instante 2 se encuentra el diente y el campo aumenta y los electrones son desviados con mayor fuerza y el VHALL es mayor.

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Conector de 3 terminales , +,- , O

4 Cables CI

Tornillo de amarre

Imán

S N

Semiconductor Núcleo polar Entrehierro

Este sensor siempre va acompañado con un circuito integrado CI dentro del propio sensor, que detecta estas variaciones de tensión y actúa en consecuencia como vemos a continuación.

Rueda fónica

Viendo el captador Hall como un solo conjunto podemos simplificar su funcionamiento. El captador Hall da masa o no al cable que está conectado al terminal 0 del captador dependiendo de la posición del rotor. Un captador Hall tiene tres cables, uno es alimentación nos podemos encontrar dependiendo del fabricante que la alimentación se realice a 12V o a 5 V, este último se puede dar cuando una unidad de control es la que alimenta al captador. Otro cable va directamente a masa y el ultimo O por donde da masa o no dependiendo de la posición de la rueda fónica.

Voltios

Voltaje en el terminal O

Tiempo

Siempre el captador ya sea en rueda fónica como en la chapa perforada unas veces el sensor se enfrenta a hueco y otras veces al metal La ventaja de la chapa perforada es que es más barato, más fácil de fabricar y pesa menos con lo que tiene menos inercias.

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Chapa perforada

Orificios

C) CAPTADOR DE EFECTO HALL O MAGNETORESISTIVO CON ANILLO IMANTADO

4 Cables CI

Conector de 3 terminales , +,- , O

Tornillo de amarre Semiconductor

Anillo imantado

El funcionamiento es el mismo la única diferencia es que dentro del sensor no esta el imán, y la rueda fónica se sustituye por un anillo imantado

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3.10. FUNCIONAMIENTO DEL CONJUNTO E.C.U.

HALL E.C.U

i E

+8 V

R

A Circuito electrónico de la E.C.U. Tensión

Tensión en 0 y E

8V

0V

Tiempo

CAPTADOR HALL Y

La centralita por el terminal E manda una tensión de referencia de 8 a 9 V, cuando el captador no da masa al terminal 0, la tensión en el punto E y en el terminal O es la misma y corresponde con la tensión de referencia. Cuando el captador da masa al terminal 0, el punto E y 0 es masa y la tensión es nula, los electrones circulan de la centralita al captador entrando por O a masa.

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3.11. FUERZA QUE EJERCE UN CAMPO MAGNÉTICO SOBRE UN CONDUCTOR POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE ELECTRICA

N

Si por un conductor circula corriente y este se encuentra dentro de un campo magnético, aparece una fuerza sobre ese conductor que le intenta moverle. Esta propiedad nos permite fabricar

S

motores eléctricos

REGLA DE FLEMING DE LA MANO IZQUIERDA

FUERZA

Fuerza

SENTIDO DEL CAMPO

i

N

S Sentido del campo

INTENSIDAD

Nos sirve para determinar el sentido de la fuerza, la fuerza va a ser perpendicular a la intensidad y a las líneas de fuerza. Cogemos la mano izquierda y colocamos los dedos pulgar, índice y medio formando entre si 90 gados. Colocamos el índice señalando sentido del campo magnético, el dedo medio el sentido de la corriente. El dedo pulgar nos señala el sentido de la fuerza.

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3.12. MOTOR ELÉCTRICO BÁSICO

El sentido de la fuerza que se ejerce sobre un conductor depende del sentido de la corriente que circula por el.

F

i

N

i

S

F Sentido del campo

F A

i

N

i

i

F

i

Si ponemos una espira obtenemos un par de fuerzas que origina un giro.

S

B

F F F

F

Para que exista mas fuerza se coloca un gran número de espiras formando una bobina.

i

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El conductor que se encuentre a la a la derecha el sentido de la corriente tiene que ser siempre la misma, en este caso viene del papel hacia nosotros.

F

N

A

S

B

F

El conductor que se encuentre a la izquierda el sentido de la corriente tiene que ser siempre la misma, en este caso la corriente va de nosotros hacia el papel.

Espira

Izq.

Dcha.

i

F

N

La espira al girar motiva que unas veces el conductor A y B unas veces se encuentran en una zona o en otra. Para que el conductor que se encuentre a la izquierda se encuentre siempre alimentado con el mismo sentido de la corriente, realizamos la alimentación a través de un colector de delgas, con esto también se consigue la alimentación correcta del conductor que se encuentre a la derecha.

F

S

i

Escobilla negativa Colector de delgas

i

Escobilla positiva

F1 F3 F2

N

S F2

F3

F1

Para obtener un movimiento mas uniforme y con mayor fuerza se colocan varias bobinas situadas en distintos planos. La fuerza depende del plano que ocupe la bobina en ese instante. F1 es la fuerza de la bobina 1

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En la figura se aprecia como están conexionadas las distintas bobinas. Todas bobinas aportan par de giro, en todo momento por todas las bobinas circula corriente.

DETALLE DE UN MOTOR Las masas polares pueden ser también imanes permanentes, en este caso el campo magnético lo crea un electroimán formado por la bobina inductora y la masa polar.

Colector de delgas Escobilla

Masa polar

Bobina inductora

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3.13. EXPLICACIÓN MAS SENCILLA DEL MOTOR ELECTRICO

INSTANTE 1

N FUERZA

B

N

S A

FUERZA

S

INSTANTE 2

B

A

N

S

N

La corriente entra por A la bobina y forma un campo magnético como la de un imán. Los polos de distintos signo se atraen , aparecen fuerza de atracción que hace que la bobina gire hasta el instante 2.

S

En el instante 2 necesitamos cambiar los polos de la bobina, para esto necesitamos cambiar la alimentación de la bobina, ahora la corriente entra por B, se produce unas fuerza inicialmente de repulsión ya que estan dos polos les mismo signo. Después de girar un poco mas ( Instante 4) aparecen otra vez la fuerza de atracción.

INSTANTE 3

B

A

S

N

N

S

Para realizar el cambio en la alimentación de la bobina se utiliza dos escobillas que tocan al colector de delgas. Ver que en media vuelta la corriente entra por A y la otra por B .

Se produce conmutación en la alimentación de la bobina

INSTANTE 4

N

FUERZA

A B

N

FUERZA

S

S

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DETALLE DE LA ALIMENTACIÓN DE LA BOBINA

Para obtener un movimiento mas uniforme y con mayor fuerza se colocan varias bobinas situadas en distintos planos.

N i

N

i

B

S

S

A

Colector de delgas Escobilla negativa

Escobilla positiva

En la figura se aprecia como estan conexionadas las distintas bobinas. Todas bobinas aportan par de giro, en todo momento por todas las bobinas circula corriente.

i

Bobina 1

N

S

Bobina 2 Escobilla negativa

Escobilla positiva

DETALLE DE UN MOTOR

+ Las masas polares pueden ser también imanes permanentes, en este caso el campo magnético lo crea un electroimán formado por la bobina inductora y la masa polar.

Colector de delgas

Escobilla

Masa polar

Bobina inductora

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+ Masa polar N

Inducido

S

3.14. MOTOR PASO A PASO Cuando tenemos varios imanes sabemos que si colocamos dos imanes de polos distintos estos se atraen, mientras si colocamos del mismo polo estos se repelen. Esta atracción es la que hace girar al rotor, el imán móvil que hace de rotor efectúa un pequeño giro hasta que el polo del rotor y del estator se sitúan uno frente al otro. Este desplazamiento es lo que llamamos paso, si queremos que el rotor tenga otro desplazamiento en el giro se tiene que imantar la otra masa polar.

PROCESO DE UN PASO

1

2

3

4

S

N

S

N

S

N

S

N

INICIO

CAMBIA LOS POLOS EN EL ESTATOR

APARECEN NUEVAS FUERZAS MAGNETICAS

EL ROTOR GIRA REALIZANDO UN PASO

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S

Los polos del estator se imantan durante un breve espacio de tiempo, el suficiente para que se pueda realizar el paso.

N N

S

S

S

N

El motor básico que se ha dibujado para dar una vuelta emplea 4 pasos, vemos que un paso equivale a 90º de giro del rotor.

N

PASO 1

PASO 2

Si este motor esta unido a un mecanismo para la apertura de una trampilla mediante un sistema reductor, de tal forma que un paso del motor equivale el giro de la trampilla en 5 º. Si queremos que la trampilla se mueva 35º el motor necesita efectuar 7 pasos.

N

S

N

S

S

N

N

S

PASO 3

PASO 4

El motor paso a paso puede girar en ambos sentidos, si ahora se desea cerrar la trampilla en 10 º, basta con efectuar 2 pasos en el sentido contrario. El número de pasos varía según sea la aplicación. Existen en el mercado desde 0.1 a 120 grados . Los ángulos más comunes son de 1.8, 2.0, 2.5, 5.0, 15 y 30 grados, que respectivamente dan 200, 180, 144, 72, 24 y 12 pasos/revolución. En el motor básico que se estudió antes dos polos del estator estaban imantado y dos no, en realidad siempre están todos imantados con lo que se aumenta la fuerza de atracción del rotor con lo que se consigue un motor con mayor par y potencia.

1

2

3

4

S

N

N

N

N

S

N

INICIO

N

S

N

S

S

S

CAMBIA LOS POLOS EN EL ESTATOR

APAREN NUEVAS FUERZAS MAGNETICAS

N

S

S

EL ROTOR GIRA REALIZANDO UN PASO

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MOTOR PASO A PASO UNIPOLAR Informador +

-

N A

+

Circuito de control N

S

B

S

-

C

+

A

C

B

D

D

Este motor esta conectado a un circuito de control, que es el que permite controlar la imantación de los polos en el estator y así controlar el número de pasos que se desean efectuar, como el sentido de giro, etc...

Según sea la bobina por la que circula corriente, se genera un campo magnético determinado, todas las bobinas se encuentran alimentadas, falta masa para que pueda circular la corriente. Es precisamente el circuito de control quien da masa a la bobina adecuada para conseguir el efecto deseado. En la figura el circuito de control da masa a la bobina C y A.

MOTOR PASO A PASO BIPOLAR Informador

+

-

N

-

Circuito de control

A

N

S

+

S A

-

B

B

También se puede generar los campos magnéticos empleando dos bobinas. En este caso el circuito de control determina también el sentido de la corriente que circula por la bobina, dependiendo por donde de la alimentación y la masa.

+

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MOTOR PASO A PASO CON ROTOR MULTIPOLOS

Rotor de 6 polos

A

N

En este caso el rotor consta de 6 polos, la gran ventaja es que el rotor gira en cada paso menos grados, es decir el paso es menor.

S

-

B

+

3.15. CRISTAL PIEZOELÉCTRICO La palabra es "piezo". es de origen griego y significa presión. Ciertos cristales como el cuarzo tienen dos interesantes propiedades:

A ) GENERACIÓN DE TENSIÓN ELÉCTRICA ENTRE SUS CARAS Si a un material piezoeléctrico se le somete a una fuerza entre sus caras resulta que aparece una tensión eléctrica entre sus caras. Dependiendo si la fuerza es de compresión o de tracción la polaridad de la tensión es distinta. El cristal disminuye de tamaño en el sentido de las fuerzas si es de compresión y aumenta si es de tracción.

Fuerza de tracción

Fuerza de compresión

Placa de metal

F

F +

-

Cristal piezoeléctrico

-

+ Placa de metal

F

F

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Esta propiedad es la que se basa el: sistema de encendido por chispa eléctrica de calentadores domésticos y de algunos mecheros, basculas, sensor de detonación, sensor de presión, etc ... Si existe oscilaciones del valor de la fuerza también aparecen oscilaciones de tensión en los terminales.

B ) AUMENTO DE DISTANCIA ENTRE SUS CARAS Si a un material piezoeléctrico se le somete a una tensión eléctrica entre sus caras, el material aumenta o disminuye la distancia que hay entre sus caras dependiendo de la polaridad de la tensión aplicada. Si existe oscilaciones del valor de la tensión también aparecen oscilaciones en la distancia de entre sus caras. Se emplea en altavoces de agudos, inyectores piezoelectricos, etc.

Reposo

+

-

-

+ Aumenta

Disminuye

ANEXO 1 detalle de generación de tensión eléctrica entre sus caras

CON DEFORMACIÓN

SIN DEFORMAR

FUERZA

FUERZA Si

+

Mas cargas + que --

Si

+

Mas cargas -- que + -

-

O

-

O Si

+

Si

Si

+

-

Si +

-

O

O

+

Si -

O

-

O

-

O

Si

+

Si

+

+ -

O

O

Mas cargas + que --

Mas cargas -- que +

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3.16. MATERIALES MAGNETORESISTIVOS Los materiales magnetoresistivos son aquellos que varían su resistencia en presencia de un campo magnético. Se esta utilizando en potenciómetros con la gran ventaja que al no existir contacto físico, no hay roce y por tanto no hay desgaste. También se utiliza en sensores magnetoresistivo como en sensores de rueda de ABS.

BAJA RESISTENCIA

MEDIA RESISTENCIA

Campo magnético perpendicular al movimiento de los electrones

Campo magnético oblicuo movimiento de los electrones

Intensidad

al

Intensidad

ALTA RESISTENCIA

Campo magnético paradero al movimiento de los electrones Intensidad

La resistencia que ofrece el material magnetoresistivo, depende del ángulo que formen la trayectoria del electrón y la dirección del campo.

El origen físico es el acoplamiento spín-órbita. Las nubes electrónicas de los materiales ferromagnéticos, se deforman ligeramente al imanarse y esta deformación afecta a la dispersión de los electrones de conducción que atraviesan el metal. Cuando se aplica un campo perpendicular a la corriente, los orbitales electrónicos se extienden perpendiculares al campo y paralelos a la corriente por lo que los electrones de conducción se dispersan poco y la resistividad es baja. Cuando el campo es paralelo a la corriente, los orbitales electrónicos son perpendiculares a la dirección de los electrones de conducción y éstos son dispersados en mayor medida: la resistividad es alta.

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3.17. MATERIALES PIEZORESISTIVOS

Se basa en la variación de la resistencia de un semiconductor al   deformarse. Cuando el sensor es sometido a una deformación de su geometría, sus átomos también varían su disposición modificando el camino de los electrones libres, lo que modifica su resistencia Presión Diafragma eléctrica. Se utiliza como elemento del sensor de presión y el método de medida lo constituye una delgada capa de silicio (resistencia) impresa sobre un diafragma, la cual es sensible a la deformación que experimenta el diafragma cuando es sometido a una presión. Material piezoresistivo

EJEMPLO : Sensor de alta presión refrigerante A/A

-

+

señal de anchura variable y frecuencia fija

Electrónica de sensor Tensión

El sensor se basa en la variación de la resistencia que se produce cuando un cristal de silicio se deforma. Cuanta mayor sea la presión el cristal de silicio se deformara mas y la resistencia igualmente aumentara.

Tensión de medición Cristal de Silicio ( Resistencia) Diafragma Refrigerante

Esta variación de la resistencia la controla la electrónica que esta dentro del sensor y manda esta información ( Presión ) mediante una señal de anchura variable y frecuencia fija.

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EJERCICIOS 1 y 2 El conductor esta quieto

Movemos el contuctor hacia arriba

¿ Corta líneas de campo magnético ?

¿ Corta líneas de campo magnético ?

¿ Nace corriente electrica en este conductor ?

¿ Nace corriente electrica en este conductor ?

N

N

S

S

Velocidad

EJERCICIOS 3 y 4

Movemos los imanes hacia abajo

Movemos el conductor horizontalmente

¿ Corta líneas de campo magnético?

¿ Corta líneas de campo magnético ?

¿ Nace corriente eléctrica en este conductor ?

¿ Nace corriente eléctrica en este conductor ?

N

N

S Velocidad

S

Velocidad

EJERCICIOS 5 y 6 Movemos el los imán hacia la bobina

Giramos el imán

¿ La bobina corta líneas de campo magnético?

¿ La bobina corta líneas de campo magnético?

¿ Nace corriente eléctrica en la bobina ?

¿ Nace corriente eléctrica en la bobina ?

N

V

N

V

S

S

Velocidad imán

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1ª PRUEBA

1

+ Rojo

-

Negro

2ª PRUEBA

Negro

0.63

Rojo

+ -

MONTAJE PARA COMPROBAR EXTERIORMENTE

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V

+

+ 12 V o 5 V

500 Ω

-

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4.- ESTUDIO DEL CIRCUITO DE CARGA

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4.1. ESTUDIO DEL ALTERNADOR BÁSICO f.e.m.

Conductor activo A

Se llama conductor activo al conductor que corta el campo magnético y es donde se genera la f.e.m. inducida, el sentido de la corriente se puede determinar con la mano derecha como se explicó anteriormente.

N

El sentido de la f.e.m. depende del polo al que se encuentren, vemos que estas se suman al encontrarse en serie la f.e.m.

S

V

90º

f.e.m.

Conductor activo B

f.e.m.

Esta es la forma que tiene la f.e.m. en los extremos de la espira, es una corriente alterna.

+

270º 0º

90º 180º

360º Grados

En el gráfico decimos que es positiva cuando circula hacia un sentido y negativa cuando lo hace en el otro sentido, es una cuestión de convenio de signo.

-

ESTUDIO DE UNA VUELTA DEL ROTOR DE Oº a 90 º Conductor activo A

0º

En 0º las líneas magnéticas son prácticamente paralelas al eje longitudinal del imán, los conductores A y B no cortan líneas del campo (pivotan pero no cortan ). A medida que el imán gira va cortando un mayor número de líneas, porque geométricamente es más favorable y porque al ir acercándose a los polos el campo magnético es mayor ( las líneas de fuerza están mas juntas ), el voltaje va aumentando y este es máximo a los 90 º.

Conductor activo B

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De 90º a 180

Conductor activo A

N

S

90º

A partir de los 90º se cortan menos líneas de fuerza, la corriente inducida disminuye siendo nula a los 180º.

A partir de aquí se repite lo anterior la única diferencia es que los conductores activos A y B se encuentran con polos contrarios, lo que motiva que la corriente inducida tenga distinto sentido.

Conductor activo B f.e.m.

f.e.m.

360º

270º 0º

90º 180º

N

Grados

MEJORAS DEL ALTERNADOR BÁSICO 1ª MEJORA

f.e.m .

Se coloca mas de un conductor activo para aumentar el voltaje, vemos que las f.e.m. se suman al encontrarse en serie. Se obtiene un arrollamiento o bobina a la que llamamos fase.

N A

S

V B

f.e.m .

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f.e.m.1

f.e.m.4

A

B f.e.m.2 f.e.m.3

2ª MEJORA

Se coloca mas polos para aumentar la frecuencia, cuanto mayor sea la frecuencia mas uniforme es la tensión que se obtiene al final una vez que es rectificada. Vemos que los de 6 polos la señal senoidal están mas apretadas.

N

S

2 POLOS

2 POLOS Rectificada

Durante mucho rato hay poco voltaje

6 POLOS

6 POLOS Rectificada

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3ª MEJORA

Se colocan tres bobinas desfasadas entre si se para conseguir una tensión final mas uniforme una vez que son rectificadas. El comportamiento de cada bobina es idéntico lo único es que están desfasadas.

U V

W

Para entender esto ver anexo 1 al final del capítulo.

+ U

V

W

V O L T A J E

GIRO DEL ROTOR

-

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4.2 CONSTITUCIÓN DEL ESTATOR Y ROTOR 1.- ESTATOR Salida de la fase V Salida de la fase U Salida de la fase W

f.e.m.

Estator

Se observa cómo están colocadas las fases en el estator, en la misma fase hay conductores activos que se le presentan el polo norte y a otros el polo sur, las espiras están colocadas para que se sume todas las f.e.m. que se genera al estar en serie (en realidad es la mejora numero 1). Se puede apreciar el desfase que existe entre las distintas fases.

Rotor Anillos rozantes

Las bobinas del estator pueden estar conexionadas en estrella o en triángulo.

Unión entre dos fases Centro de estrella

U

W

W

V

CONEXIÓN EN ESTRELLA

V U

CONEXIÓN EN TRIANGULO

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IDENTIFICACION EN EL TALLER A ) En estrella

Hay dos señas de identificación que son: el centro de la estrella que es un punto de soldadura de estaño y que los extremos de las fases es un único hilo de cobre.

Centro de la estrella

Extremo de la fase U Extremo de la fase V Extremo de la fase W

B ) En triángulo No se encuentra el centro de estrella y que los extremos de las fases son dos cables que corresponde al extremo de dos fases.

Dos cables unidos

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2.ROTOR S

2.- ROTOR

N

Anillos rozantes

Bobina

S N S N S

DESPIECE DE UN ALTERNADOR

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4.3. RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE EN UN ALTERNADOR TRIFASICO

V TOTAL

+ U

W

V

VU V O L T A J E

VV GIRO DEL ROTOR

VW

-

t1

t2

Rectificar la corriente es transformar la corriente alterna en continua, para esto se coloca un puente de diodos, que no es mas que seis diodos de potencia conectados adecuadamente. Necesitamos corriente continua para poder cargar la batería.

La f.e.m. que se genera en las fases es alterna, el sentido de la f.e.m. unas veces se dirigen al centro de la estrella y otras se alejan. Establecemos un convenio de signos, si la corriente se dirige al centro de la estrella diremos que es negativa y si se alejan diremos que es positiva. Si observamos vemos que en cualquier instante siempre dos fases tienen el mismo signo (nunca las tres fases pueden tener el mismo signo porque no podría circular corriente).

Según esta formado el circuito, siempre una de las fases que tienen el mismo signo no aporta a la generación de f.e.m. la fase que no aporta es la que tenga en ese instante el menor valor de f.e.m. (ver anexo 2 al final del capítulo).

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ESTUDIO EN EL INSTANTE t1 En el instante t1 hacemos una fotografía y analizamos lo que esta pasando.

VU es el voltaje que esta generando la fase U en el instante t1 VW es el voltaje que esta generando la fase W en el instante t1 VV es el voltaje que esta generando la fase V en el instante t1 En este instante podemos sustituir las bobinas por una batería cuyo voltaje es el que esta generando la bobina en ese preciso instante. Vemos dos cosas que la fase V en este instante Ia

Ia

Ia

U U

VU V

W VW

U

U VU

VU

V

W V

VV

VTOTAL

VW

W

+

VW

VV

W

no aporta nada ya que tiene el mismo signo que la fase W y es de menor valor. Descontando la fase V, vemos que las bobinas de la fase U y W están conectadas en serie con lo que el voltaje se suma.

RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE EN EL INSTANTE t1

Ia

En este instante la fase V no aporta voltaje al ser menor que la fase W .

Ia Ia Consumidor

U Puente de diodos

VU V

W

Vemos que en el instante uno como en el dos la corriente sale por el borne positivo.

Ia VW

Se ha dibujado la corriente que genera el alternador Ia con un trazo mas grueso para diferenciarlo del voltaje que utilizamos un trazo mas fino.

VV

Ia

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RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE EN EL INSTANTE t2

Ia Ia Consumidor

En este instante la fase W no aporta voltaje al ser menor que la fase V.

U VU

Puente de diodos

V

W

Ia VW

Ia

VV

Ia

4.4. REGULACIÓN DEL VOLTAJE Si no existiera el regulador el voltaje que se genera a la salida del alternador varía en función de las revoluciones del rotor, el estator corta una mayor o menor líneas de fuerza en un mismo tiempo, en un motor de automóvil las r.p.m. del motor varia constantemente. Necesitamos para el buen funcionamiento de los aparatos eléctricos del vehículo una tensión lo mas constante posible. También el voltaje del alternador varía en función de la carga a la que se le somete, es decir a la intensidad que el alternador está fabricando, recordar que el alternador fabrica únicamente la intensidad que le demandan los circuitos del vehículo, si en un momento hay pocos circuitos encendidos del vehículo, el consumo es poco y el alternador fabrica poca intensidad, si mas tarde el conductor empieza a conectar mas circuitos, el alternador fabrica mas intensidad de corriente. Supongamos que el motor esta girando a unas revoluciones constantes, si al alternador se le demanda mas intensidad resulta que el voltaje a la salida del alternador disminuye, cuanta mas intensidad mayor es la caída de tensión que se produce en el interior del alternador mas concretamente en las fases. Como no se puede permitir un menor voltaje a la salida del alternador lo que hace el regulador es alimentar con mas fuerza al rotor para que cree un campo magnético mayor y así aumentar el voltaje y compensar la caída interna. En resumen, el regulador se informa siempre del voltaje generado por el alternador, con el fin de que siempre tenga el mismo valor a la salida del alternador. Responde a las variaciones de revoluciones y de la carga (intensidad generada o demandada).

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La regulación de tensión se consigue alimentando mas o menos a la bobina del rotor para que este genere un campo magnético mayor o menor. A medida que aumenta las r.p.m. del motor la alimentación del rotor será menor.

El valor de la tensión de regulación tiene que ser mayor que la de la batería para poder cargar a esta, normalmente se establece de 13,7 V a 14 V según los modelos. Actualmente los reguladores son electrónicos y de reducido tamaño y están integrados dentro del alternador formando parte de el.

DIODOS DE LAMPARA O DE EXCITACION

Siempre hay voltaje procedente de la batería o del generado por el alternador

A

Diodos de Lámpara o excitación

de

B

Sale solo tensión procedente de los diodos de excitación si el alternador funciona bien y este genera tensión

El voltaje que hay en el punto B es el que esta generando el alternador ( no es del todo cierto porque le puede llegar también tensión procedente de la llave de contacto pasando por el testigo de carga) . Si el alternador funciona bien el voltaje en B será proveniente de los diodos de excitación y su valor es superior que la de la batería. Es por donde se informa el regulador de la tensión que se esta produciendo el alternador en todo momento, por esto es de vital importancia para que el regulador conozca el voltaje generado en todo momento.

Misión de los diodos de excitación: -

Informar al regulador del voltaje que se esta generado en el alternador en todo momento. Apagar el testigo de carga para indicar el buen funcionamiento del alternador La intensidad de corriente que sale de los diodos llega al regulador y este se la transfiere al rotor para crear el campo magnético. Es decir, al final alimenta al rotor.

Las dos últimas la explicamos a continuación. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 187

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4.5. FUNCIONAMIENTO DE UN ALTERNADOR CON REGULADOR ELECTRÓNICO CON PORTAESCOBILLAS INTEGRADO Puente de diodos

Ventilador

Tornillo

B

F

15 Estator

Rotor

Regulador

Testigo de carga

30

Conmutador de arranque

A) EXCITACIÓN PREVIA DEL ROTOR El rotor se alimenta inicialmente de la batería y después una vez que el motor del automóvil esta arrancado se alimenta de la corriente que genera el propio alternador esta sale por los diodos de excitación por el terminal B, atraviesa el regulador y llega al rotor por medio de las escobillas.

R

En la excitación previa la corriente sale por la batería, atraviesa el conmutador de arranque (porque esta girada la llave), atraviesa el testigo de carga encendiéndolo, a continuación atraviesa el regulador y finalmente llega al rotor buscando la masa.

Si por cualquier motivo la bombilla del testigo estuviera fundida, el alternador no generaría electricidad, para evitar este inconveniente actualmente se coloca una resistencia en paralelo.

B) APAGADO O NO DEL TESTIGO DE CARGA Informa al conductor del buen funcionamiento del alternador

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A ) Con llave de contacto girada y motor parado (testigo encendido) Se esta realizando la excitación previa, es lo que ha explicado en el párrafo anterior, el testigo esta encendido porque recibe + por el terminal 15 del conmutador y encuentra masa por el rotor.

B ) Con el motor arrancado Si el alternador funciona correctamente se genera voltaje y el punto B recibe tensión procedente de los diodos de excitación, ahora el testigo de carga se apaga porque recibe + por sus dos extremos( por B y por 15). Si el alternador no genera corriente el testigo seguirá luciendo porque ahora el punto B no recibe tensión procedente de los diodos de excitación. La luz del testigo avisa al conductor de la anomalía.

C) Regulación En resumen, el regulador se informa siempre del voltaje generado por el alternador, con el fin de que siempre tenga el mismo valor a la salida del alternador. Responde a las variaciones de revoluciones y de la carga (intensidad generada o demandada). La regulación de tensión se consigue alimentando mas o menos a la bobina del rotor para que este genere un campo magnético mayor o menor. A medida que aumenta las r.p.m. del motor la alimentación del rotor será menor. El regulador siempre esta alimentado inicialmente a través del testigo y después de la corriente que genera el propio alternador. La corriente que le llega al rotor es la que el regulador deja pasar.

4.6. RESUMEN DE LA MISIÓN DE CADA COMPONENTE DEL ALTERNADOR Rotor Es un electroimán, genera un campo magnético. Como es la pieza que gira crea un campo magnético giratorio. Estator Corta el campo magnético giratorio creado por el rotor. En el estator nace la corriente eléctrica que sale por los tres cables de las fases. Puente de diodos Transforma la corriente alterna en continua Regulador Regular el voltaje de la corriente que sale del alternador, intenta que el voltaje de salida sea siempre el mismo. Alimenta mas o menos al rotor para conseguirlo. Ventilador Crea una corriente de aire para enfriar al alternador. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 189

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4.7. CIRCUITO DE CARGA 4.9.

AVERIAS QUE PUEDE TENER UNA BOBINA 1.- CORTACIRCUITO ( Continuidad )

No se crea campo magnético

Cortado

Que en cualquier punto el cable se encuentre cortado, la corriente no puede circular. También una mala conexión en los terminales produce cortacircuito a pesar de que la bobina se encuentre en perfecto estado.

Soporte metálico

2.- CORTOCIRCUITO

No circula corriente por estas espiras

Campo magnético creado inferior

Que por cualquier motivo están comunicadas espiras. la corriente realiza un camino más corto.

Soporte metálico

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3.- DERIVACIÓN A MASA ( Aislamiento )

Campo magnético creado inferior

No circula corriente por estas espiras

Que por cualquier motivo un cable, una conexión, etc... no este aislado y este tocando a masa.

Soporte metálico

OBSERVACIÓN Cortacircuito

El cable esta CORTAdo

Cortocircuito

la corriente realiza un camino más CORTO.

4.10. COMPROBACIÓN DE UNA BOBINA

1.- PRUEBA DE CORTACIRCUITO O DE CONTINUIDAD

Cortado

Sin conectar el ohmímetro marca infinito. Existirá continuidad si la aguja del ohmímetro se mueve al conectarlo.



2.- PRUEBA DE CORTOCIRCUITO



La lectura del ohmímetro nos tiene que coincidir con el dato de fabricante. Si nos da un valor sensiblemente inferior es que existe cortocircuito. Las pruebas 1 y 2 se realizan al mismo tiempo, si al conectar el ohmímetro nos da una lectura igual al que marca el fabricante sabemos que no hay ni “ Corto ni Corta “.

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3.- PRUEBA DE DERIVACIÓN A MASA O AISLAMIENTO Si existe derivación la aguja del ohmímetro se moverá, indicando una resistencia inferior a la que marca el fabricante. No existe derivación si el ohmímetro indica infinito. Soporte metálico





4.- PRUEBA

SI LA BOBINA TIENE UN EXTREMO A MASA



 Soporte metálico

La que marca el fabricante

Resistencia leída por el ohmímetro

Si un extremo esta conectado a masa, las tres pruebas se pueden realizar al mismo tiempo sin necesidad de desconectar el terminal que esta tocando a masa.

Buen estado

Infinito

Cortacircuito

Menor

Puede ser corto o derivación

Si el valor obtenido por el ohmímetro es el marcado por el fabricante, podemos asegurar que no existe ni corto, corta y derivación. Si da menor resistencia no sabemos si es corto o derivación, si queremos saber cual de los dos es necesario desconectar el extremo que esta a masa. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 192

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EJERCICIO Di la avería que tiene la bobina en esta prueba si nos da en el display del polímetro estos valores. A) PRUEBA 1 Dato fabricante : 3 K PRUEBA 1

Soporte metálico

1 2.3

K

3 1.2

B) PRUEBA 2

Dato fabricante : 3 K PRUEBA 2

Soporte metálico

1 2.3

K

3 1.2

EJERCICIO Di la avería que tiene la bobina en esta prueba si nos da en el display del polímetro estos valores. Dato fabricante : 3 K PRUEBA 1 + 2

1

Soporte metálico

2.3

K

3 1.2

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4.11. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ALTERNADOR

PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ALTERNADOR

ELEMENTO

PRUEBAS

-Cortocircuito ESTATOR

-Cortacircuito -Derivación a masa -Cortocircuito -Cortacircuito -Derivación a masa

ROTOR

-Excentricidad anillos rozantes -Estado superficial de los anillos rozantes -Rodamientos -Comprobación de los diodos de potencia

PUENTE DE DIODOS

-Comprobación de los diodos de lámpara o excitación

-Longitud de las escobillas -Estado superficial rozante de las escobillas REGULADOR

-Alimentación escobillas -Prueba de regulación

-Aislamiento CONDENSADOR

-Comprobación de la capacidad

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4.12. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ESTATOR 1.- CORTOCIRCUITO Y CORTACIRCUITO DATO FABRICANTE: Resistencia estator 0,25  0,02 



Si el ohmímetro se mueve no existirá cortacircuito. Si la lectura del ohmímetro es la que marca el fabricante no existirá cortocircuito. Vemos que medimos de dos en dos. En el caso de no conocer el dato del fabricante el valor de la resistencia debe ser la misma en las tres fases con un margen de error de  5 % .

2.- DERIVACIÓN A MASA Si se mueve el ohmímetro existirá derivación. El ohmímetro se coloca entre masa y el extremo de cada fase. 



4.13. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL ROTOR

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1.- CORTOCIRCUITO Y CORTACIRCUITO DERIVACIÓN A MASA 1

2.2

1 N S N

2

3.- EXCENTRICIDAD ANILLOS ROZANTES DATO FABRICANTE: Comparador

Excentricidad máxima 0,05 mm Apoyos en V

Si la excentricidad es mayor hay que tornear los anillos en un torno.

N

Soporte

S N

Marmol

4.- ESTADO SUPERFICIAL DE LOS ANILLOS ROZANTES Huella

La huella o surco es debido al desgaste por el roce de la escobilla sobre el anillo rozante.

Si el escalón es importante hay que tornear en un torno los anillos con lo que se regenera la superficie. Es interesante hacerlo si se cambia el regulador así nos aseguramos que las nuevas escobillas hacen buen contacto con los anillos.

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5.- RODAMIENTOS Se comprueba viendo que no tiene holgura y que al hacerlo girar con la mano no emite un sonido característico que nos indica el mal estado del rodamiento. Cuando la correa del alternador esta excesivamente tensa, aumenta la carga en los rodamientos del alternador con lo que disminuye su vida útil.

4.14. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL PUENTE DE DIODOS Debido a las distintas formas que adoptan los puentes de diodo, en la que no se aprecian físicamente los diodos como el circuito eléctrico que los unen, apenas podemos sacar información para poder comprobar los diodos a no ser de disponer de los gráficos del fabricantes. Tornillo D

L A

B

Para poder comprobar los diodos necesitamos localizar los puntos A,B,C,D,E y L .

C

E

Terminal fastom o tornillo pequeño

LO MAS FACIL es determinar nosotros mismos estos puntos mientras estamos desmontando el alternador.

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LOCALIZACIÓN DE LOS PUNTOS DE COMPROBACIÓN

Puntos A, B y C A batería Al regulador D L A B

Toca a masa

Punto E A través de el toma masa el puente de diodos. Ver en que punto del puente esta tocando sin aislar a la carcasa del alternador. Punto D

C

ESTATOR

Son los extremos de cada fase del estator.

E PUENTE DE DIODOS

Suele ser un tornillo (o un terminal Faston de gran tamaño ), sobre este tornillo se le conecta el cable grueso que une el alternador con la

batería.

Punto L

Por aquí se alimenta al regulador una vez que el motor térmico esta arrancado, suele ser un terminal de tipo faston o un tornillo pequeño, también lo podemos identificar en algunos modelos por ser una pestaña o fleje que hace contacto eléctrico cuando se instala el regulador. Suele ser donde el cable fino se conecta al alternador.

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COMPROBACIÓN DEL DIODO NUMERO 1 Se muestra como comprobar el diodo número 1, los demás se comprueba de forma similar.

Tornillo

Tornillo

D

Negro

D

Rojo

1

1 L

L A

B

A

C

Rojo

B C

Negro Terminal fastom

Terminal fastom No

Si

E

E

Para la comprobación del puente es necesario desconectarlo del estator.

Tornillo Negro

D 1 L A

B C

Rojo Terminal fastom o tornillo pequeño

El diodo 1 esta cortacircuitado pero en cambio la prueba nos esta dando como si estuviera en buen estado, esto es debido a la que la corriente del ohmímetro atraviesa dos fases y el diodo numero 2 para llegar al punto D.

E

Los extremos de las fases normalmente están soldados con estaño al puente de diodos, no se deben usar soldadores muy potentes para evitar que los diodos se puedan dañar por un exceso de calor, tenemos que realizar un estañado relativamente rápido, tampoco excesivamente rápido como para realizar una soldadura fría.

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COMPROBACIÓN DE UN DIODO Se selecciona en el polímetro en la posición de comprobación de diodos.

Negro

En el diodo se produce una caída de tensión en polarización directa entre 0,5 a 0,8 V. Con el polímetro podemos conocer la caída de tensión que se produce, ponemos la ruleta en la posición de diodo, la lectura obtenida debe estar entre 0,5 a 0,8. Después en polarización inversa nos debe marcar 1 a la izquierda.

Si

Rojo

Rojo

Cuando decimos SI es que existe continuidad y la caída de tensión que aparece en pantalla debe estar entre 0,5 a 0,8 V. Cuando decimos No es que no existe continuidad, aparece en el display un 1 en la parte izquierda.

No

Negro

Cuando seleccionamos con la ruleta del polímetro en la posición de comprobador de diodos lo que medimos es la caída de tensión que se produce en el diodo.

4.15. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL REGULADOR 1.- LONGITUD DE LAS ESCOBILLAS Y ESTADO SUPERFICIAL ROZANTE DE LAS ESCOBILLAS LONGITUD ESCOBILLAS Nominal

12mm

Mínima

5mm

Diferencia entre escobillas

1mm

Las escobillas hacen contacto con los anillos rozantes gracias a un muelle que presiona la escobilla contra el anillo, con el roce la escobilla disminuye su longitud y también la presión de contacto, al disminuir excesivamente el contacto disminuye y se dificulta el paso de

corriente al

rotor con lo que puede provocar que el alternador no genere suficiente intensidad de carga ( se enciende el testigo al solicitar mucho consumo). ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 200

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También se debe realizar una comprobación visual del estado de la superficie que esta en contacto con el rotor. Esta debe presentar una textura fina y libre de imperfecciones.

2.- ALIMENTACIÓN ESCOBILLAS 12V / 5W Regulador

L

F

Se pretende comprobar que el regulador alimenta al rotor, para ello comprobamos si le llega corriente alimenta al rotor, para ello comprobamos si le llega corriente a las escobillas. Extraemos el regulador, observando cómo va conexionado con los demás elementos del alternador, a continuación, y con la información realizamos el circuito.

E

Vamos a realizar la comprobación del alternador dibujado en el apartado 4.7. Vemos que los puntos de control son el E que corresponde a la masa del regulador, el punto L o F que es la alimentación y por donde se informa del voltaje que genera el alternador.

3.- PRUEBA DE REGULACIÓN Queremos comprobar que el regulador disminuye la alimentación del rotor a medida que aumenta el voltaje que genera el alternador (le llega por el punto L ). Realizamos el mismo conexionado que en la prueba anterior, pero en vez de conectar una batería conectamos una fuente de alimentación variable. Vamos subiendo el voltaje que da la fuente y comprobamos que la luz que emite la lámpara disminuye llegando un momento en que se apaga por completo cuando alcanza la tensión de regulación

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4.16. ESTATOR DE BOBINAS DOBLES Actualmente es la que mas se esta utilizando. Antes una fase estaba formada por una bobina ahora esta formada por dos bobinas conectadas en paralelo. El funcionamiento es el mismo, al colocarse dos bobinas aumenta la intensidad que se genera.

U

W

W

U

V

U

IDENTIFICACION EN EL TALLER

Observando solamente el estator no podemos conocer si es de estrella o de triangulo. Del estator salen 6 cables dobles o unidos que como vemos en el dibujo es la union de las dos bobinas en paralelo que forman la fase.

Dos cables unidos

Estator

W

V U

Los 6 cables que salen del estator van a la placa de diodos y aquí internamente se conectan entre si ( los cables) dando un circuito resultante, este circuito puede ser en estrella o en triangulo.

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CONEXIÓN EN ESTRELLA + E

Centro de estrella

F

Los puntos E, F, G están comunicados entre si, eléctricamente es el mismo punto y si observamos el circuito vemos que es el centro de la estrella, en este caso el circuito que se forma es de estrella.

ESTATOR

W

V U G

PUENTE

CONEXIÓN EN TRIANGULO + E F

Vemos que los puntos E y F son el mismo punto, igual ocurre con G y H , y con Q y P .

G

Vemos que el circuito que se forma es de triangulo.

ESTATOR

W

V U

H Q P PUENTE

4.17. ALTERNADOR CON PUENTE DE 8 DIODOS DE POTENCIA

Se obtiene sobre un 5% mas de rendimiento.

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4.18. ALTERNADOR CON DIODOS DE POTENCIA CONECTADOS EN PARALELO

Se utiliza en grandes alternadores de gran potencia, como generan gran intensidad de corriente, un puente normal de 6 diodos de potencia no aguantaría. El diodo se calentaría en exceso y se destruiría.

Los diodos solo pueden aguantar una intensidad de corriente, al poner 2 o mas en paralelo la intensidad se reparte, con lo que trabajan con menor intensidad y además la evacuación de calor es mejor.

4.19. ALTERNADOR CON 6 BOBINAS EN EL ESTATOR B+

DF

L

C

Regulador

W

Y U

Rotor Z

Se trata de un alternador de 190 amperios, con refrigeración líquida, cuya intensidad de corriente máxima puede alcanzar brevemente hasta 300 amperios.

El alternador tiene seis en lugar de tres bobinados en el estator, que se excitan a través de BBuna bobina en el rotor. El accionamiento se realiza a través de un eje interno y una rueda dentada. V

X

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4.20. ALTERNADOR CONTROLADO POR LIN BUS

PIN

NOMBRE

PH1

PHASE1 (FASE1)

Señal de la fase 1 del estator

PH2

PHASE2 (FASE2)

Señal de la fase 2 del estator

EXC

EXCITACION

Salida de corriente alimentación rotor

GND

MASA

Masa

SGND

SEÑAL DE MASA

Señal masa

LIN

LIN BUS

Comunicación con la unidad de control

A+B

ALIMENTACION

Alimentación regulador directamente de +30

PH1 Y PH2 ( FASE1 Y FASE 2)

Estos pines se conectan a los devanados del estator. Estas señales se utilizan para la medición de la velocidad del rotor, medición del voltaje del estator así como La detección de arranque automático. LIN BUS La información enviada a la ECU: • Temperatura de la matriz • Corriente de excitación • Ciclo de trabajo EXC (DF) • Fabricante y clase • Fallos: • Temperatura eléctrica, mecánica, • Error de comunicación LIN El dispositivo tiene modos de detección de fallos entre las cuales podemos mencionar fallos mecánicos, eléctricos, térmicos y de comunicación.

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EXC

El 80310 es un circuito integrado destinado a regular el voltaje de salida del alternador, alimenta al rotor por este pin EXC. Lo hace a través de un transistor MOSFET, la corriente de excitación es pulsante cuadrada PWM, donde variando el ancho del pulso o ciclo de trabajo, se consigue alimentar más o menos al rotor y así regular el voltaje generado por el alternador.

C TC80310 B+A U V

W

PH1

LIN

PH2

SGND

EXC

LIN BUS

ECU

GND

Rotor

NOTA: Ver mas en el tema 6 Gestión energética

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4.21. PRUEBAS DINAMICAS DEL ALTERNADOR Las pruebas dinámicas se pueden realizar en el banco de pruebas o sobre el vehículo. Un banco no es mas que un elemento en el que esta lleno de amperímetros, voltímetros y distintos elementos de medida, en el que se pueden realizar conexiones rápidamente, un banco también dispone de un motor eléctrico al que se amarra el alternador para hacerlo girar. En el banco de trabajo se reproduce el circuito de carga y se conecta el voltímetro y amperímetro para controlar los valores que nos da el alternador y compararlo con los valores del fabricante. Las pruebas sobre el vehículo son las mismas que la que se realizaría en banco con las siguientes ventajas: no es necesario extraer el alternador, no tenemos que reproducir el circuito de carga porque esta realizado, el único inconveniente es que los datos de las revoluciones pueden venir indicados sobre las del alternador y no sobre el motor, también se pierde precisión.

PRUEBAS EN EL BANCO DE PRUEBAS

DATOS DEL FABRICANTES PARA PRUEBAS EN EL BANCO DE PRUEBAS Las r.p.m. referidas al del alternador.

Modelo Inicio de carga alternador

BOCHS

Prueba de regulación

( r.p.m. ( V ) )

( r.p.m. )

(A)

(V)

1100

4000  500 5  1

14,1 0,3

13,5

Prueba de carga

Carga normal

Máxima potencia

( r.p.m. ) ( A )

( r.p.m. ) ( A )

 2500

30

5000

40

Inicialmente lo colocamos el reostato en posición de mucha resistencia, hacemos girar el alternador y giramos el reostato progresivamente a menor resistencia con lo que la intensidad que circula por el reostato aumenta. En esta prueba tenemos que tener cuidado que el terminal que desconectamos del alternador no toque accidentalmente a masa porque se produciría un cortocircuito de importancia. Es mucho mas cómodo el uso de una pinza amperimétrica que nos permite leer intensidades sin tener que desconectar el cable.

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A continuación se muestra como se realizaría con un Voltamperímetro.

DETALLE DEL VOLTAMPERÍMETRO

V

A

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4.22. PRUEBAS SOBRE EL VEHÍCULO Para que este bien un alternador nos tiene que proporcionar tensión e intensidad y además la tensión debe estar regulada. Los voltímetros V1 y V2 miden lo mismo, por comodidad colocar V2. Utilizamos una pinza amperimétrica es mucho mas cómodo y evitamos el riesgo de cortocircuito.

1.- PRUEBA DE TENSIÓN

Queremos comprobar que el alternador una vez que gira da tensión. Antes de arrancar el motor observar que el testigo de carga esta encendido, de lo contrario no existe excitación previa del rotor. Vemos el voltaje que tiene la batería, arrancamos el motor y comprobamos que la tensión ahora es mayor. De no ser mayor el alternador no da voltaje y nos indica un fallo. Este fallo puede ser del propio alternador como del circuito de carga A ralentí normalmente se consigue la tensión de regulación, la tensión de regulación dependiendo del modelo del alternador puede estar entre 13,8 y 14,4 El testigo de carga se apaga.

2.- PRUEBA DE REGULACIÓN El voltaje se debe mantener casi constante independientemente de las revoluciones del motor y de la intensidad de carga.

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Aceleramos el motor y vemos que la tensión se mantiene prácticamente constante a las distintas revoluciones. Después accionar distintos consumidores del automóvil y comprobar que la tensión apenas varia.

3.- PRUEBA DE CARGA Se quiere saber si el alternador es capaz de suministrarnos la suficiente intensidad como para alimentar a los distintos consumidores, en la prueba sobre el vehículo consideramos valido al alternador si nos da mas 30 amperios, sabemos que un alternador es capaz de dar mas de 80A. En el amperímetro vemos la intensidad que proporciona el alternador, arrancamos el motor y a continuación vamos conectando consumidores ( luces de carretera, luces antiniebla, luneta térmica, emergencia, etc...) sucesivamente, vemos que ha medida que conectamos consumidores la intensidad que da el alternador es mayor para poder así atender a los distintos circuitos. Vemos que el alternador es capaz de suministrar la intensidad que se le va pidiendo. Tenemos que conectar los consumidores necesario del vehículo hasta ver si el alternador es capaz de dar mas de 30A. El aire acondicionado es un gran consumidor, lo podemos conectar para pedir gran intensidad. Si apagamos todos los consumidores, el amperímetro no nos marca apenas intensidad (sobre todo si la batería se encuentra cargada y no demanda intensidad ), esto es normal ya el alternador solo genera la intensidad que piden los circuitos que están conectados a el.

4.23. CAJA DE MAXIFUSIBLES

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4.24. POLEA LIBRE DEL ALTERNADOR

Tradicionalmente la polea estaba unida rígidamente al rotor. Ahora la polea y el rotor están unidos a través de una rueda libre. Recordar que la rueda libre se estudio en el tema del motor de arranque. Con la polea libre el movimiento de la correa puede pasar al rotor, pero no al revés, es decir el movimiento del rotor no puede pasar a la correa. Si no hay polea libre en fase de desaceleración del motor, la inercia del rotor del alternador tiende a arrastrar a la correa. Con polea libre esto ya no ocurre. La polea libre del alternador neutraliza las vibraciones que se producen en la correa auxiliar aumentando la vida útil de la misma, mejora la emisión de ruidos y aísla al alternador de las irregularidades de giro del cigüeñal a las que el motor expone la distribución del vehículo. ¿ Cuándo se debe reemplazar una polea libre del alternador? Al reemplazar la correa auxiliar, tensores y rodillos. Para evitar mezclar componentes con distintos tiempos de utilización lo que aumenta el riesgo de fallo prematuro. - Las influencias positivas en el sistema de accionamiento de los componentes auxiliares son: - Reducción de la carga sobre la correa - Reducción de la carrera de tensión - Mayor duración de vida de la correa - Mejora del nivel de ruido de la correa - Mayor velocidad del alternador - Reducción de los deslizamientos de la correa y del sistema de accionamiento durante los cambios de -velocidad del vehículo. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 211

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4.25. ANEXO 1 A) ORDEÑO CON UNA MANO

Vemos que un rato esta saliendo leche de la ubre y otro rato no. Si escuchamos el sonido de la leche al caer al cubo es de forma intermitente.

Leche

Cubo

Cubo

B) ORDEÑO CON DOS MANOS

Leche

Leche

Cubo

U W

V

Cubo

Vemos que en todo momento esta saliendo leche, cuando deja salir por una ubre comienza a salir por las otra, es decir toma el relevo. El sonido de la leche al caer al cubo es continuo.

Podemos decir que las fases del estator se va ha comportar de forma parecida. La corriente comienza a salir de la fase U , cuando esta comienza a decrecer entonces toma el relevo la fase V aportando el voltaje e intensidad, cuando en la fase V comienza a decrecer entonces toma el relevo la fase W. Después de la fase W toma el relevo la fase U, repitiéndose este proceso.

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4.26. ANEXO 2 Vamos a estudiar el instante I1, las fases V y W tienen el mismo sentido, además si analizamos el circuito vemos que las bobinas V y W están conectados en paralelo (Figura 1). Para analizar mas fácilmente el instante 1 colocamos en ese instante de baterías con al polaridad y voltaje que en este instante se están generando en las bobinas de cada fase (Figura 2 ). A

U

VU

C W VW

U

VU V

C

W

VV

VW

Figura 1

V VV

Figura 2

D1

D2

12V

Cuando estudiamos conexionado entre baterías vimos que, si colocamos dos baterías en paralelo con distinto voltaje, se descargaría la de mayor voltaje sobre la de menor deteriorándola por sobrecarga, la del menor voltaje no aporta ni intensidad ni voltaje.

6V

Lo impide D1 D2

V VU

W

C D1

VV

En el caso de las bobinas de las fases además intervienen diodos que evita que circule corriente por la fase de menor voltaje.

A Se aprecia que el Voltaje de salida en el alternador en el instante 1 es la suma de VW y de VU .

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4.27. ANEXO 3 REGULADOR ELECTROMAGNETICO ( ANTIGUO )

Batería

REGULACIÓN DEL VOLTAJE

Conmutador de arranque

30

15

A otros circuitos REGULADOR

ALTERNADOR

Testigo de carga

C R3

A R2

L

E B W

El voltaje que genera el alternador sale por terminal L a través de los diodos de lámpara o de excitación, este llega al punto A del regulador que alimenta a la bobina voltimétrica, esta bobina crea una fuerza magnética que intenta abrir el contacto C, este contacto permanece cerrado gracias a la acción de un muelle tarado a una determinada fuerza.

Exc.

Cuando el voltaje es suficientemente alto ( tensión de regulación ) la bobina Corriente de excitación tiene la fuerza suficiente para abrir el contacto C y así interrumpe la alimentación directa del rotor, con lo que el voltaje disminuye, el rotor continua alimentado ( pero menos ) a través de la resistencia R2. Rotor

Al disminuir el voltaje llega un momento que la bobina no tiene fuerza suficiente y se cierran los contactos y se establece de nuevo la alimentación directa del rotor aumentando de nuevo el voltaje hasta que se vuelva a interrumpir la corriente de excitación. Esto se realiza constantemente la tensión se mueve entre dos valores de tensión, como estos son muy próximos la regulación final es bastante precisa. El contacto C esta constantemente cerrándose y abriéndose, realmente esta vibrando. Cuando el rotor deja de estar alimentado se produce una autoinducción en la bobina del rotor en sentido contrario al que estaba alimentado, la misión de la resistencia R3 es permitir que ese pico de tensión se dirija a masa y evita que busque masa por otro lugar que podría dañar algún componente electrónico. TERMINAL W El los motores de mecánica diesel antiguos aparece el terminal W, este se dirige al cuentarevoluciones como informador de las revoluciones del motor. En los motores diesel mas modernos la información de las revoluciones las obtienen de los sensores que gestiona la inyección. Por W sale una señal eléctrica cada vez que la fase a la que esta conectada genera corriente. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 214

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REGULADORES ELECTRÓNICOS Tienen la ventaja de una regulación mas precisa y de no disponer de piezas móviles, antes el contacto móvil que daba paso a la alimentación que alimentaba al rotor, ahora es un transistor que encargado de esta misión.

Recordamos que para que un transistor PNP sea conductor entre el E-C, la base debe ser negativa ( es decir tiene que estar conectado a masa ), en cambio si la base recibe + el transistor se bloquea y no deja circular la corriente por E-C. Mientras que el punto P sea - el transistor T1 será conductor dejando pasar la corriente al rotor, el alternador estará plenamente excitado, el voltaje aumentara, también lo hará en el punto A, cuando esta tensión sea igual a la tensión del Zener, este diodo se vuelve conductor y deja circular corriente por la base del transistor T2, el transistor T2 se hace conductor y deja circular corriente por E-C, esto provoca que el punto P sea ahora + con lo que el transistor T1 se bloquea y se interrumpe la excitación del rotor y el voltaje disminuye. Batería

Conmutador de arranque

30

A otros circuitos

15 Testigo de carga

REGULADOR

Borne

ALTERNADOR

R2

R1

B+

Z T2 A

P R3 B

T1

L

E

D+ Estator

D+

C

DF

D-

Al disminuir el voltaje llega un momento en que el diodo Zener deja de ser conductor y se establece de nuevo la alimentación del rotor aumentando de nuevo el voltaje hasta que se vuelva a interrumpir la corriente de excitación.

Corriente de excitación DF Rotor

Esto se realiza constantemente la tensión se mueve entre dos valores de tensión, como estos son muy próximos la regulación final es bastante precisa.

Escobilla

D-

Anillos rozantes

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5.- CIRCUITO DE ARRANQUE

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5.1. CIRCUITO DEL MOTOR DE ARRANQUE MOTOR EN REPOSO 50 Bobina relé

Núcleo

30

Interruptor del relé

50 Relé

Bat.

Mot.

Palanca

Bobinas inductoras

Batería

Inducido Hélice tallada Corona del volante motor

Mecanismo de arrastre

MOTOR ACCIONADO 50 Bobina relé FUERZA MAGNETICA

30

Ir Interruptor del relé

50

Im Bat.

Mot.

Palanca

Batería

Corona del volante motor

Ir Intensidad que circula por la bobina del relé Im Intensidad que circula por el motor

Cuando el conductor desea arrancar el motor del vehículo gira la llave en el conmutador de arranque y manda corriente por el terminal 50 del conmutador al terminal 50 del relé del motor de arranque. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 217

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Al ser alimentado la bobina del relé se crea una fuerza magnética que desplaza al eje del relé, en este desplazamiento se consigue dos cosas: que el piñón engrane con la corona del volante motor del vehículo, y que una vez engranado alimenta al motor eléctrico para que este comience a girar. Una vez que el motor del vehículo ha arrancado el conductor gira la llave en sentido contrario y deja de alimentar a la bobina del relé, el eje del relé regresa a la posición inicial gracias a un muelle que esta dentro del relé, este muelle no ha sido dibujado, el engrane del piñón y corona desaparece. Si el conductor se descuida y no gira la llave resulta que es la corona del volante es la que arrastra y hace girar al inducido del motor eléctrico, las revoluciones que alcanzaría seria enorme dado que el numero de diente de la corona es grande respecto al piñón, el inducido se destruiría por centrifugación de sus elementos. Parta evitar esto el mecanismo de arrastre dispone de una rueda libre, que es semejante al mecanismo del piñón de una bicicleta, el movimiento se puede transmitir desde el inducido a la corona y no desde la corona al inducido.

5.2. RELÉ DE DOS BOBINAS Tiene la ventaja de un menor consumo durante los instantes que el motor de arranque esta girando, esto favorece la puesta en marcha del motor termico del vehículo. INSTANTE INICIAL Fuerza de retención

Fuerza de impulsión

A

Bobina de retención

En el instante inicial por las dos bobinas circula corriente la bobina de retención tiene masa constantemente por su extremo, la bobina de impulsión toma masa a través de la escobilla del motor, la corriente que circula por la bobina de impulsión atraviesa la bobina inductora, el inducido y finalmente llega a masa por la escobilla negativa. Las fuerzas magnéticas de las dos bobinas se suman y desplazan al núcleo del relé con gran fuerza.

Bobina de impulsión

INSTANTE POSTERIOR Fuerza de retención

A Bobina de retención

Una vez que el núcleo se ha desplazado y cerrado el interruptor del relé por la bobina de impulsión deja de circular corriente por recibir positivo por sus dos extremos, la fuerza que ejerce sobre el núcleo la bobina de retención es suficiente para retener al núcleo.

Bobina de impulsión

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IDENTIFICACIÓN EN EL TALLER DEL TERMINAL MOT. Y BAT. EN UN RELE DE DOS BOBINAS Terminal Bat

Terminal 50

Cable terminación bobina de impulsión Terminal Mot.

Soldadura de estaño

Placa metálica

Sabemos que el terminal MOT. es el que va al MOTOR, mientras el Bat. Va conectado directamente a la BATERIA.

La bobina de impulsión sabemos que va conectada al tornillo Mot. El cable de esta bobina sale fuera del rele y se suelda con soldadura de estaño a una placa metálica que toca a su vez al tornillo Mot.

El tornillo que tenga la placa metálica es el terminal Mot.

5.3. MECANISMO DE ARRASTRE DETALLE DE LA RUEDA LIBRE EN REPOSO

Rodillo

Soporte

Rodillo

Piñón Rampa

Empujador

Hélice

Muelle

Soporte

Piñón

Rueda libre

Muelle

En su desplazamiento va realizando también un giro debido a la hélice tallada, que hay tanto en el eje del inducido como en el mecanismo de arrastre, este giro favorece a que el piñón engrane con la corona del volante de inercia del motor. Hemos realizado un corte a la figura superior por la rueda libre.

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ESTUDIO DE LA RUEDA LIBRE EL ESPACIO ENTRE LAS DOS PIEZAS ES MENOR

RAMPA

EL RODILLO HACE DE CUÑA Y HACE SOLIDARIO LAS DOS PIEZAS

ESPACIO

1.- EL INDUCIDO TRANSMITE EL MOVIMIENTO A LA CORONA Movimiento de salida

Movimiento de entrada

Piñón

Soporte

En estos momentos el soporte que transmite el movimiento del inducido es solidario con el piñón formando un solo conjunto. Al girar el soporte el rodillo se desplaza hacia atrás subiendo la rampa, el rodillo aprisionado entre la rampa y el piñón hace de cuña inmovilizando uno respecto al otro.

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2.- EL MOVIMIENTO NO SE TRANSMITE DE LA CORONA AL INDUCIDO

Movimiento de entrada

El piñón al girar desplaza al rodillo hacia la derecha al vencer la fuerza del muelle, resulta que la rampa disminuye y el rodillo se encuentra libre y no transmite el movimiento al soporte.

Piñón Soporte

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VISTA DE UN MOTOR DE ARRANQUE

5.4. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL MOTOR DE ARRANQUE

1. Tornillo de unión del semicuerpo 2. Piñón con reda libre y manguito de acoplamiento 3. Inducido 4. Soporte inductor-carcasa 5. Bobina inductoras 6. Soporte del lado corrector 7. Casquillo 8.Abrazadera de protección del soporte del lado del piñón

9. y 10. Escobillas 11. Muelle de retención de las escobillas 12. Bobinas inductoras 13. Electroimán mando acoplamiento piñón 14. Palanca de acoplamiento del arranque 15. Taco de goma 16. Tornillo 17. Soporte del lado del piñón 18. Casquillo

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PRUEBAS ESTÁTICAS DEL MOTOR DE ARRANQUE

ELEMENTO

PRUEBAS

-Cortocircuito BOBINAS INDUCTORAS

-Cortacircuito -Derivación a masa -Cortocircuito -Cortacircuito

INDUCIDO

-Derivación a masa -Excentricidad del colector -Aislamiento escobilla +

TAPA PORTAESCOBILLAS -Continuidad escobilla - a masa -Tensión muelles -Longitud escobillas -Estado superficial escobillas - Holgura casquillos MECANISMO ARRASTRE

DE -Estado superficial del piñón -Transmisión de movimiento - Corto, corta y derivación de la bobina de retención

RÉLE

- Corto, corta y derivación de la bobina de impulsión - Estado interruptor

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5.5. PRUEBAS ESTÁTICAS DE LAS BOBINAS INDUCTORAS 1,. CORTACIRCUITO, CORTACIRCUITO Y DERIVACIÓN A MASA La sección del cable de las bobinas es grande y la longitud es pequeña con lo que la resistencia de las bobinas es muy pequeña.

2

Si el ohmímetro 1 se mueve no hay cortacircuito.

1

Si el valor del ohmímetro 1 es menor al del fabricante existirá cortocircuito, esta prueba es difícil de realizar por la poca resistencia de las bobinas inductoras del motor de arranque, ya que con el ohmímetro que utilizamos no tiene suficiente precisión el lectura. Comprobamos visualmente el estado de las bobinas si tienen aspecto de estas quemadas pueden que estén cortocircuitada al estar el aislante quemado.

Bobina inductora

Si se mueve el ohmímetro 2 existe derivación a masa.

5.6. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL INDUCIDO 1.- PRUEBA DE CORTOCIRCUITO Hoja de sierra Ruleta que sirve para desplazar levemente la aguja del amperímetro hacia una lectura cómoda para comparar

Plantilla metálica para reforzar el campo magnético

Conmutador de stop, continuidad o amperímetro Lámpara de continuidad

A

Amp. Cont.. Stop

Sujetamos con la mano una hoja de sierra a lo largo del inducido a unos 2 mm de distancia. El conmutador se encuentra en la posición de Amp. Vamos girando el inducido hasta completar una vuelta. Existirá cortocircuito si en algún momento la hoja de sierra comienza a vibrar.

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2.- PRUEBA DE CORTACIRCUITO Ponemos la pinza del amperímetro entre dos delgas consecutivas, movemos el inducido para localizar donde marca el mayor valor en el amperímetro. Movemos la ruleta para desplazar la aguja del amperímetro hacia una medida cómoda, para así comparar mas fácilmente después. A

Amp. Cont.. Stop

Giramos el inducido y colocamos nuevamente las pinzas entre la siguiente pareja de delgas continuas a las anteriores, el valor obtenido en el amperímetro deberán coincidir. Este proceso lo debemos repetir con todas las delgas del colector. La pinza se coloca siempre en el mismo lugar.

Cortacircuito

El roncador genera un campo magnético variable que induce corriente en las bobinas del inducido, con el amperímetro controlamos la corriente producida.

Si existiera cortacircuito, la intensidad que se induce seria distinta en una pareja de delgas.

3.- DERIVACIÓN A MASA

A

Si existe derivación la lámpara se enciende. Hay que tener la precaución de no tocar las puntas con las manos porque hay una tensión de 125 V.

Amp. Cont.. Stop

También se puede realizar con ohmímetro.

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4.- EXCENTRICIDAD DEL COLECTOR DATO FABRICANTE: Excentricidad máxima 0,8 mm Comparador

Apoyos en V

Soporte

Si la excentricidad es mayor hay que tornear el colector en un torno.

5.7. PRUEBAS ESTÁTICAS DE LA TAPA PORTAESCOBILLAS

1.- AISLAMIENTO DE LA ESCOBILLA POSITIVA Y TOMA DE MASA DE LA NEGATIVA Escobilla +

1

Aislante

Existirá aislamiento de la escobilla positiva si el ohmímetro 1 marca infinito. Punto de unión a la tapa

2 Tapa

Existirá continuidad a masa de la escobilla negativa si el ohmímetro 2 marca 0.

Escobilla -

2.- LONGITUD DE LAS ESCOBILLAS Y ESTADO DE LA SUPERFICIE ROZANTE DATO FABRICANTE: Longitud mínima permitida 12mm.

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Superficie

La superficie no debe tener ningún mordisco.

L

3.- TENSIÓN DE LOS MUELLES Dinamómetro

Queremos conocer la fuerza que ejerce la escobilla sobre el colector. Para ello medimos la fuerza que ejerce el muelle sobre la escobilla. Cordón Muelle

Colector

Con las escobillas montadas atamos con un cordón el muelle y el dinamómetro hacemos fuerza por el otro extremo separando el muelle de la escobilla, a continuación retrocedemos para que vuelva a hacer contacto el muelle con la escobilla, medimos la fuerza que marca el dinamómetro justo antes que el muelle toque a la escobilla.

4.-COMPROBACIÓN DE LA HOLGURA EN LOS CASQUILLOS

Mandril Alojamiento extremo transmisión

Una holgura excesiva motiva que el inducido roce con las masas polares produciendo un ruido característico, se debe sustituir los casquillos cuando se aprecie que exista holgura.

Los casquillos son de bronce poroso autolubricantes, hay que sumergirlos en aceite motor SAE grado 30/40 durante 20 minutos como mínimo. Tornillo

La extracción se realiza mediante un mandril de tamaño adecuado golpeando con un martillo. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 227

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5.8. PRUEBA DEL MECANISMO DE ARRASTRE Comprobación visual del estado del piñón. Comprobar que el mecanismo se desliza suavemente sobre la hélice del inducido. Comprobar girando nosotros con la mano el buen funcionamiento de la rueda libre.

5.9.1. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL RELÉ CON OHMIMETRO 1.- CORTO, CORTA Y DERIVACIÓN DE LA BOBINA DE RETENCION Estamos en el caso de una bobina que tiene un extremo a masa, podemos realizar las tres pruebas en una. Colocamos el ohmímetro 1 y el valor obtenido debe coincidir con el dato del fabricante. 1 2

Muelle de recuperación

3 Bobina de retención

Bobina de impulsión

2.- CORTO, CORTA Y DERIVACIÓN DE LA BOBINA DE IMPULSIÓN Con el ohmímetro 2 comprobamos si existe corto y corta, si el valor coincida con el dato del fabricante no hay ni corto ni corta. Para comprobar la derivación colocamos el ohmímetro 3, no existirá derivación si el valor leído es la suma de las resistencias dadas por el fabricante de las dos bobinas. Normalmente la prueba de derivación el ohmímetro debe indicar infinito que nos indica que esta aislado a masa, en este caso vemos que la bobina de impulsión esta unida a la de retención y esta tiene un extremo a masa, este es el motivo por lo que la prueba difiere a lo que hemos estado viendo.

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3.- COMPROBACIÓN DEL INTERRUPTOR DEL RELÉ Desplazamos el núcleo con la mano y comprobamos con un ohmímetro que existe continuidad entre los extremos del interruptor. Es mas fiable realizar esta prueba con corriente eléctrica como se va ha realizar en el apartado siguiente. Es un interruptor por el que circula mucha intensidad de corriente, puede ocurrir que la superficie de contacto del interruptor sea pequeña y el ohmímetro nos indica continuidad pero el interruptor ofrecerá un resistencia de paso por su pequeño contacto.

5.9.2. PRUEBAS ESTÁTICAS DEL RELÉ CON EL AMPERIMETRO El valor de la resistencia de la bobina de impulsión y de retención es muy pequeña, los polímetros que nosotros usamos no tienen capacidad para poderla medir. Los fabricantes nos dan también el consumo que tienen esas bobinas y nos el voltaje a que se le somete. SI el consumo es mayor significa que hay cortocircuito, si es cero la bobina se encuentra cortada y si el consumo es menor es que existe una resistencia puntual.

1.- CORTO, CORTA Y DERIVACIÓN DE LA BOBINA DE RETENCION La lectura del Amperímetro tiene que ser sensiblemente igual al dato del fabricante, puede haber una pequeña variación dependiendo del voltaje que nos da la batería que depende del estado de carga. Bobina de retención

A

SI el consumo es:

Muelle de recuperación

- Mayor significa que hay cortocircuito - Si es cero la bobina se encuentra cortada - Menor es que existe una resistencia puntual

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2.- CORTO, CORTA Y DERIVACIÓN DE LA BOBINA DE IMPULSIÓN En estas pruebas hay que tener la precaución de no dejar que pase la corriente mucho tiempo, se calienta la bobina y se puede quemar. Es similar al anterior, lo único que cambia son los puntos de comprobación

A

SI el consumo es:

Muelle de recuperación

- Mayor significa que hay cortocircuito - Si es cero la bobina se encuentra cortada - Menor es que existe una resistencia puntual

Bobina de impulsión

OBTENCIÓN DE LA RESISTENCIA SI CONOCEMOS EL VOLTAJE Y EL CONSUMO R

Queremos saber la resistencia de la bobina.

V

A I

V I = ⎯⎯ R

Lo obtenemos aplicando la Ley de Ohm, vamos al taller y colocamos un amperímetro y un voltímetro, anotamos la lectura y procedemos a realizar la división.

V R = ⎯⎯ I

NOTA: Este metodo se puede aplicar a esta bobina porque en su funcionamiento normal esta conectado a 12V y circula gran cantidad de amperios por ella sin quemarse. Este método no lo podemos aplicar para conocer el valor de una resistencia que se usa en electrónica de bajo valor de , por ejemplo si la conectamos a 12 V una resistencia 0,1  circularía 120 A quemándose la resistencia al instante.

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5.10. PRUEBAS DINÁMICAS DEL RELÉ 1.- BOBINA DE IMPULSIÓN

Muelle de recuperación

Al conectar los cables el núcleo de desplaza con fuerza.

La duración de esta prueba debe ser breve al calentarse la bobina. Bobina de retención

Bobina de impulsión

2.- BOBINA DE RETENCIÓN

Muelle de recuperación

Bobina de retención

Normalmente la bobina no tiene fuerza como para atraer al núcleo, desplazamos con la mano al núcleo, después vemos que el núcleo se queda retenido. Bobina de impulsión

Los fabricantes dan la resistencia de las bobinas, el valor de estas es pequeña y los polímetros habituales no tienen la suficiente escala para medirla. Podemos calcular la resistencia mediante la ley de ohm conociendo la intensidad que circula por la bobina colocando un amperímetro y conociendo el voltaje que es el de la batería R=V / I . Para evitar hacer estos cálculos los fabricantes dan además de la resistencia dan la intensidad que circula por cada bobina, para saber si la bobina esta en buen estado la intensidad medida en el amperímetro debe ser parecida al dato del fabricante ( puede existir una pequeña variación dependiendo de la calidad del amperímetro y del estado de carga de la batería ). Si obtenemos mucho mas consumo es síntoma de cortocircuito o derivación a masa. Si no hay consumo significa que hay un cortacircuito, y si el consumo es menor puede ser debido a una resistencia puntual como una mala soldadura o un contacto precario.

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5.11. PRUEBAS DINÁMICAS DEL MOTOR DE ARRANQUE 1- PRUEBA DEL RELÉ Al dar corriente al terminal 50 del relé vemos que el mecanismo de arrastre se desplaza..

2.- PRUEBA DEL MOTOR ELÉCTRICO Al alimentar al motor eléctrico vemos que gira sin dificultad. Los cables utilizados deben ser gruesos.

3.- PRUEBA DEL CONJUNTO COMPLETO Al alimentar el terminal 50 del relé el mecanismo de arrastre se desplaza y a continuación comienza a girar el motor. Con esta prueba comprobamos además el interruptor del relé.

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5.12. PRUEBAS SOBRE EL VEHÍCULO Conmutador de arranque 50

V4

30 V3

Masa carrocería

V7 V5

V8 V1

V6

Masa motor térmico

Para realizar estas pruebas la batería se debe encontrar en perfecto estado y cargada. Recordamos que el motor térmico esta unida a la carrocería mediante silenblok estos están hechos de goma con lo que son aislantes eléctricamente, el terminal negativo de la batería va normalmente unido a la carrocería y al motor térmico.

Tornillo de amarre

En el momento del arranque el voltaje que hay entre los bornes de la batería disminuye, debido la alta intensidad que circula en esos momentos y a la resistencia interna de la batería. El voltaje no debe ser inferior a 10,5 V. V2

Se permite una caída de tensión de 0,5 V en el cable principal en el momento del arranque. Por lo tanto el voltaje V7 tiene que ser menor como mucho en 0,5 V al voltaje de la batería y superior a 10 V. Si es inferior puede ser causa del mal estado de la batería o de una caída de tensión en algún punto del circuito. Si es inferior y coincide con la de la batería el problema esta en la batería si no coincide el problema esta en que existe una caída de tensión puntual.

Se obtiene la caída de tensión en el cable principal conectando el voltímetro V8. Con V6 se mide la caída de tensión que se produce en el interruptor del relé, este debe ser inferior a 0,5V. Para localizar donde se produce esa caída de tensión conectamos los voltímetros V1, V2 , V3, V4 si en alguno de ellos marca mas de 0,1 V es donde se esta produciendo una caída de tensión, la corriente eléctrica circula con dificultad por ese punto. Lo mismo ocurre con el V5 que en el momento del arranque la tensión debe prácticamente coincidir con el de la batería. La caída de tensión en este cable es menor debido a la menor intensidad.

Para comprobar el buen estado del interruptor del relé conectamos V6, si apenas ofrece resistencia es señal de un buen estado, si V6 en el momento del arranque debe marcar menos de 0,1 V.

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5.13. TIPOS DE MOTORES DE ARRANQUE A ) CON REDUCTORA 50

El piñón del inducido hace girar al satélite, como este también engrana con la corona fija el satélite se desplaza a lo largo de la corona.

Portasatélites

Corona fija

Satélite

Piñón del inducido

Vemos que el eje del satélite se desplaza de forma circular y que este esta unido al portasatélites al que da movimiento, que es precisamente el de salida de la reductora.

Piñón inducido

Corona fija Satélite

Movimiento de entrada Movimiento de salida

Portasatélites

La reductora esta basado en un tren de engranajes epicicloides. Este sistema permite aumentar el par de giro y conseguimos que el tamaño del motor de arranque sea menor. DESPIECE DE UN MOTOR CON REDUCTORA ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 234

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B ) DE INDUCIDO DESLIZANTE

30

Contacto basculante

50

50 Relé

Devanado de retención

A

B

Devanado auxiliar Gatillo

Devanado principal

Disco de disparo

Masas polares

Muelle recuperador

Son utilizados para motores diesel de mediana y gran potencia.

En posición de reposo el contacto basculante no toca a ningún borne de dicho interruptor. En estos motores dispone de un sistema de embrague situado en el eje al lado del piñón para que la transmisión de la potencia se realice de forma progresiva para no dañar a los órganos de dicho motor, no se ha dibujado para no complicar el funcionamiento.

Podemos decir que el funcionamiento de este motor se realiza en dos etapas.

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PRIMERA ETAPA ( DESLIZAMIENTO DEL INDUCIDO Y ENGRANE ) 30

Contacto basculante

50

50 Relé

Devanado de retención

A

B

Devanado auxiliar Gatillo

Devanado principal

Al girar el contacto el conductor manda corriente al terminal 50 del motor, este alimenta a la bobina del relé y atrae al contacto basculante tocando solo al borne A como muestra la figura ya que por el otro extremo le esta sujetando el gatillo.

En estas condiciones la corriente circula por el devanado de retención y por el auxiliar, estos crean un Disco de disparo campo magnético que atraen al inducido desplazándolo al interior. Vemos que la Masas polares Muelle recuperador corriente que circula por el devanado auxiliar también lo hace por el inducido con lo que el inducido gira lentamente ya que el campo magnético que crea la auxiliar es pequeño. Con estos dos movimientos el de desplazamiento y el del suave giro facilita el engrane con la corona y de forma suave.

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SEGUNDA ETAPA ( GIRO DEL INDUCIDO A MÁXIMA POTENCIA ) 30

Contacto basculante

50

50 Relé

A

Devanado de retención

B

Devanado auxiliar

Al desplazarse el inducido, el disco de disparo discurre por la silueta del gatillo y llega un momento en que el gatillo permite que el contacto basculante toque a los dos bornes A y B.

M Gatillo

Devanado principal

Disco de disparo Masas polares

Ahora también circula corriente por el devanado principal, este crea un gran campo magnético en las masas polares y además alimenta de igual manera al inducido con lo que el motor eléctrico en estas condiciones desarrolla una gran potencia.

Muelle recuperador

Una vez arrancado el motor térmico, el conductor al girar la llave de contacto deja de alimentar ala bobina del relé, el muelle M separa el contacto basculante y deja de alimentar así al motor. Ahora el inducido se desplaza a la derecha gracias al muelle recuperador.

C ) DE ENGRANE POR INERCIA

Muelle

En el instante inicial el inducido gira con gran velocidad al no encontrar ninguna resistencia, el piñón tiende a no girar por la inercia, la rosca situada en el eje del inducido gira y como el piñón no lo hace que el piñón se desplaza al enroscare.

Piñón

Rosca de gran paso

Una vez que el motor térmico es arrancado el piñón retrocede por girar a gran velocidad ya que le es transmitida desde la corona, produciendo así el desengrane al enroscarse en sentido contrario.

La misión del muelle de recuperación es evitar que en la posición de reposo el piñón pueda desplazarse y rozar con la corona.

D ) DE ENGRANE POR HORQUILLA Es el que se estudió inicialmente. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 237

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5.15. CIRCUITOS DE ARRANQUE 1) TRADICIONAL ( SIN RELE DE AUTORIZACIÓN )

30 Contacto 15

Es el que se ha estudiado anteriormente.

50

2) CON RELE DE AUTORIZACIÓN

Para que el motor de arranque comience a girar necesita que el freno de mano este echado y el pedal del embrague pisado.

30

Contacto

Vemos que los interruptores están en serie.

15 50

Si el cambio es automático no dispone de interruptor del embrague y si dispone del interruptor de caja de cambio

Interruptor freno mano

Rele de autorización Interruptor Interruptor embrague caja cambio

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3) REGULADO CON START STOP (Ver tema siguiente)

5.16. EJERCICIOS EJERCICIO 1 Borne

El esquema corresponde a un motor de arranque, se pide nombrar los distintos componentes. Viendo el esquema. ¿ Las masas polares son imanes permanentes o electroimanes ?

EJERCICIO 2 Motor de arranque con rele de dos bobinas. Completar el circuito interno del motor y a continuación el externo. Indicar por cuál de las bobinas, no circula corriente en el momento del arranque. 15 50

30

50

Batería

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6.GESTION ALTERNADOR

DE

LA

BATERIA

Y

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PARTE 1 : GESTIÓN DE LA BATERÍA 6.1. DISMINUCIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA BATERIA CON EL USO Cuando tenemos un móvil nuevo o un portátil observamos que dura mucho tiempo la carga de la batería. A medida que se hace vieja la batería vemos que cada vez dura menos la carga. Resulta que la capacidad de las baterías disminuye con el uso, cuando envejecen observamos que cada vez almacenan menos carga eléctrica (envejece sobre todo con el número de ciclos de carga y descarga y con la profundidad de la descarga). En un vehículo por ejemplo si ponemos una batería nueva de 12V – 80 Ah , la capacidad de la batería es de 80 Ah , con el uso esa batería va perdiendo capacidad de almacenamiento eléctrico y se va convirtiendo progresivamente en otra batería de menor capacidad. Poniendo un ejemplo con números se convierte en una de 12V - 76 Ah después por ejemplo se convierte en otra de 12V -70 Ah y así sucesivamente 12V- 62 Ah ......12V- 55Ah etc. Como la unidad de control va teniendo en cuenta este deterioro o merma en la capacidad de la batería, en sus cálculos para conocer la carga que almacena va tomando los datos reales que la unidad ha estimado. Por ejemplo, al principio para la unidad la batería tiene una capacidad de 80 Ah, es decir puede almacenar 80 Ah, más adelante con el uso y con información que ella maneja estima que la batería ha envejecido y ahora puede almacenar 55Ah, la unidad para sus cálculos toma que la capacidad real o estimada que es de 55 Ah En algunos vehículos después de cambiar la batería, tenemos que comunicar a la unidad de control pertinente mediante el equipo de diagnosis que se ha cambiado la batería y poner el valor de la capacidad de la nueva batería. Esto es así para que la unidad sepa que la batería es nueva y que la capacidad de esta es por ejemplo de 80 Ah y así realizar los cálculos con datos actualizados. Si no comunicamos el cambio de la batería a la unidad esta pensara que esta trabajando con una batería vieja de 55 Ah y actuara en consecuencia.

6.2. GESTIÓN DE LA BATERIA Una de las causas más habituales de quedarse tirado en el automóvil es la batería del vehículo. Debido que las baterías apenas avisan de su mal estado, cuando entramos en el vehículo y nos disponemos a arrancarlo vemos que la batería no responde porque se encuentra estropeada. Otras veces puede ser debido a una descarga excesiva de la batería y no tenga suficiente energía para efectuar el arranque del motor. El objetivo principal es comprobar el estado de carga y el estado de salud de la batería, con la intención de evitar una excesiva descarga de la batería y garantizar la capacidad de arranque del vehículo en cualquier momento. También de avisar al conductor cuando el estado de salud de la batería es preocupante, y que debe ser sustituida por otra nueva. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 241

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Para evitar la descarga veremos que hay que controlar el consumo de los consumidores y si es necesario desconectarlos, también puede actuar sobre el funcionamiento del alternador.

PARÁMETROS NECESARIOS DE CONTROL Para una buena gestión de la batería hay tres parámetros fundamentales que se han de conocer que son :

1 ) Voltaje de la batería 2 ) Corriente que entra o sale de la batería 3 ) Temperatura de la batería

Estor tres valores lo vamos ha obtener del Sensor Inteligente de la batería Gracias a estos valores de medición pueden calcularse sobre una base algorítmica (mediante fórmulas ) los siguientes valores o parámetros: -

El estado de carga de la batería El envejecimiento de la batería La capacidad de arranque o de funcionamiento

Estos cálculos lo realiza una unidad de control que suele estar comunicada con el sensor inteligente de la batería mediante una conexión LIN . Esta unidad de control decide las medidas a tomar, por ejemplo desconectar consumidores, lo comunica vía CAN BUS .

6.3. SENSOR INTELIGENTE DE LA BATERIA

Masa Sensor inteligente de la batería

Parámetros que controla el sensor de la batería son:

Borne negativo

-

Temperatura de la batería Intensidad de carga Tensión de la batería

Cables BATERÍA

Bus LIN

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TEMPERATURA BATERÍA Como la unidad esta tocando al borne negativo, resulta que la unidad esta aproximadamente a la misma temperatura a la que se encuentra la batería, por lo que el sensor que esta dentro de la unidad determina a que temperatura se encuentra la batería. INTENSIDAD DE CARGA El cable grueso negativo atraviesa la unidad, por este cable circula la intensidad que entra o sale de la batería. La unidad conoce esta intensidad mediante una resistencia Shut , esta es de muy pequeño valor y muy precisa, midiendo la caída de tensión que en esta se produce se puede calcular la intensidad que esta circulando por el cable gordo negativo. TENSIÓN DE LA BATERÍA Tensión de la batería. Esta la conoce porque a la unidad le llega un cable positivo que es la alimentación de la unidad, y por otro lado toca al borne negativo con lo cual colocando un circuito que hace de voltímetro entre positivo y negativo obtiene el voltaje. Esta unidad se comunica con otra unidad mediante LIN bus, informando así de todos estos parámetros.

SENSOR DE BATERIA

A

NTC LIN Bus

VAB

VCD

B

A Caja de maxifusibles

C

D R

Intensidad

Batería

Intensidad = VCD / R V batería = VAB

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6.4. DISPLAY DE ESTADO DE LA BATERIA Cuando estudiamos las baterías vimos que no es lo mismo el estado de carga de una batería que el estado de la batería. Es mucho mas interesante conocer el estado de la batería, ya que tiene en cuenta el estado de carga y la capacidad real de la batería ( envejecimiento ). Podemos estimar la cantidad real de electricidad que tenemos almacenada y por ello podemos determinar la capacidad de arranque.

Estado de la batería El parámetro estado de la batería es un valor muy fiable, con lo que podemos utilizar este parámetro para decidir actuaciones. Según sea el valor del estado de la batería se procede a:

0%

50%

100%

– Determinar el nivel de desactivación de consumidores. – Determinar los mensajes que aparecen en el display – Una indicación de 100% informa al conductor que la próxima vez que sea parado el motor no existirá ningún nivel de desactivación. Es decir, no existirá ninguna restricción.

NIVELES DE DESACTIVACIÓN Según el estado de la batería el sistema adopta medidas, primero mas suaves o menos restrictivas y después medidas mas contundentes. La priorización de los niveles de desactivación se realiza en el orden 1-2-5-3-6 . Los nombres de los diferentes niveles surgieron durante la fase de desarrollo de este sistema ( por eso no aparecen en el orden correlativo ) . Primero se aplica el nivel 1 , después el nivel 2 y después el 5 . También indicar que los niveles 3 y 6 solo se activan con el vehículo en reposo. Cuando el vehículo no tiene las llaves puestas o si las tiene puesta con el motor térmico parado. En reposo los niveles de desactivación se realiza en el orden 1-2-5-3-6 . El nivel de desactivación 4 (modo transporte) es voluntario y es necesario activarlo mediante un equipo de diagnosis.

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NIVEL DE DESACTIVACIÓN 1 Se desactivan consumidores en el CAN Confort.

NIVEL DE DESACTIVACIÓN 2 Al ponerse en vigor este nivel se desactivan más consumidores en el CAN Confort. A su vez se implantan ciertas restricciones en el sistema Infotenimiento ( información y entretenimiento, formado por GPS, DVD, equipos de música, teléfono, etc ...

NIVEL DE DESACTIVACIÓN 5 Se desactiva la calefacción independiente. Luneta trasera, calefacción asientos, etc ...

NIVEL DE DESACTIVACIÓN 3 ( CONTROL CORRIENTE DE REPOSO) Se inicia una reducción de la corriente de reposo.

NIVEL DE DESACTIVACIÓN 6 ( CONTROL DE CORRIENTE DE REPOSO INCLUSO LÍNEAS DE BUS DE DATOS ) En el modo desexcitado de una línea de CAN-Bus significa que no se realiza ningún intercambio de datos en esa línea de CAN-Bus Se reducen los sucesos de reexcitación para los sistemas de buses. las unidades de control en los sistemas de buses ya sólo son reexcitadas a través de la conexión del borne 15 y al acceder al vehículo. Todas las demás causas de reexcitación para los sistemas de buses se discriminan en este caso. NIVEL DE DESACTIVACIÓN 4 ( MODO TRANSPORTE )

Es voluntario y es necesario activarlo mediante un equipo de diagnosis. Se activa desde fabrica cuando se prevé que ese vehículo va ha estar un largo tiempo estacionado, de esta manera en este nivel de desactivación 4 la corriente de reposo es mínima y por tanto la batería apenas se descarga. El nivel de desactivación lo ordena la unidad de control para gestión energética a través de los sistemas de buses de datos. Al conductor se le informa en el cuadro de instrumentos acerca de la limitación de funciones, para informarle que si no funciona un consumidor no es debido a un fallo eléctrico sino es para ahorrar energía. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 245

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GESTOR DE CORRIENTE DE REPOSO Se encuentra activado al estar el borne 15 OFF y al estar el borne 15 ON con el motor parado. Si el vehículo se encuentra parado es preciso reducir el consumo de corriente en reposo de modo que la batería sólo se descargue en pequeña escala y sea posible una operación de puesta en marcha, incluso después de largos tiempos en parado. Si la batería presenta una carga demasiado baja se procede a desactivar funciones en consumidores. En reposo los niveles de desactivación se realiza en el orden 1-2-5-3-6 .

MEMORIA EN DIAGNOSIS En la diagnosis se debe tener en cuenta que la causa de limitaciones de funciones puede residir en que esté activado un nivel de desactivación. Si un sistema no funciona puede ser simplemente por que este desactivado. En la memoria de averías de la unidad de control para gestión energética se inscribe como avería la puesta en vigor de un nivel de desactivación.

CAMBIO DE BATERIA

Si se cambia una batería es preciso adaptar la nueva mediante un equipo de diagnosis. Nos tenemos que meter en el menú «Codificar gestor de batería» e introducir los datos de la batería nueva.

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PARTE 2 : GESTIÓN EXTERNA DEL ALTERNADOR 6.5. GESTIÓN EXTERNA DEL ALTERNADOR ( Gestión inteligente) En un alternador tradicional el regulador alimentaba mas o menos al rotor con la intención de mantener lo mas estable posible el voltaje de la corriente generada por el alternador. El regulador que esta dentro del propio alternador formando parte de el. Podemos decir que la gestión del voltaje y de la intensidad que genera el alternador era responsabilidad del propio alternador.

Ahora la gestión del alternador la va a realizar una unidad exterior al alternador, esta unidad va a disponer de mayor información de lo que ocurre en el resto del vehículo lo que permite una gestión mas inteligente en el sistema de carga en nuestro vehículo.

Esta unidad se va ha comunicar con el regulador del alternador, actualmente el sistema mas empleado es por LIN Bus. Otras veces el regulador esta conectado a la unidad de control a través de dos cables de señales. A través de estos cables se envían señales moduladas por anchura de impulsos ( PWM ) para la comunicación entre el alternador y la unidad de control. Mediante esta información la unidad de control supervisa y controla la tensión de carga.

6.6. A) CIRCUITO DE CARGA CON COMUNICACIÓN LIN- BUS Unidad de control gestión

Unidad de cuadro

LIN - Bus CAN Bus B+ LIN - Bus Sensor batería +30

Batería

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ALTERNADOR CONTROLADO POR LIN BUS

C TC80310 B+A U V

W

PH1

LIN

PH2

SGND

EXC

LIN BUS

ECU

GND

Rotor

PIN

NOMBRE

PH1

PHASE1 (FASE1)

Señal de la fase 1 del estator

PH2

PHASE2 (FASE2)

Señal de la fase 2 del estator

EXCITACION

Salida de corriente alimentación rotor

GND

MASA

Masa

SGND

SEÑAL DE MASA

Señal masa

LIN

LIN BUS

Comunicación con la unidad de control

B+A

ALIMENTACION

Alimentación regulador directamente de +30

EXC

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PH1 Y PH2 ( FASE1 Y FASE 2) Estos pines se conectan a los devanados del estator. Estas señales se utilizan para la medición de la velocidad del rotor, medición del voltaje del estator, así como la detección de arranque automático.

LIN BUS La información enviada a la ECU: • Temperatura del regulador • Corriente de excitación • Ciclo de trabajo EXC (DF) • Tensión de regulación • Fabricante y clase • Fallos • Temperatura eléctrica, mecánica, • Error de comunicación LIN El dispositivo tiene modos de detección de fallos entre las cuales podemos mencionar fallos mecánicos, eléctricos, térmicos y de comunicación.

EXC El 80310 es un circuito integrado destinado a regular el voltaje de salida del alternador, alimenta al rotor por este pin EXC. Lo hace a través de un transistor MOSFET, la corriente de excitación es pulsante cuadrada PWM, donde variando el ancho del pulso o ciclo de trabajo, se consigue alimentar más o menos al rotor y así regular el voltaje generado por el alternador.

El 80310 también proporciona un mecanismo de control de respuesta de carga (LRC), y tiene una interfaz para el protocolo ****** En construcción ****** Clase y el proveedor del alternador La ECU (maestro) controlar la tensión regulada y la tasa de LRC entre otros parámetros. La ECU también puede leer información sobre el estado del regulador y el alternador a través de LIN. Los parámetros programables El 80310 es un circuito integrado destinado a regular el voltaje de salida de un alternador automotriz. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 249

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El CI suministra una corriente a través de un MOSFET de alto lado a la bobina de excitación del alternador y proporciona un diodo interno de rueda libre. Eso Mantiene la batería en su carga nominal y entrega la corriente a los dispositivos eléctricos dentro del vehículo. LIN estándar de la industria (v1.3) a Permiten a Los parámetros programables El ECU: • Voltaje regulado • Tiempo de rampa LRC, corte LRC • Limitación de la corriente de excitación El IC puede ser programado como un dispositivo OTP (One Time Programmable) para adaptarse a un gran número de alternadores y aplicaciones. Estas Los parámetros programables se describen en la operación del dispositivo funcional (Tabla 6). Este circuito está especialmente diseñado para operar en Ambiente automotriz. Los sistemas de carga logran una rápida respuesta a las solicitudes de variación de carga, si tienen el control de respuesta de carga o LRC (Load Response Control). Este control elimina el golpe y la vibración del motor debidos a la aplicación intespectiva o abrupta de una carga en el sistema eléctrico, a bajas rpm.

encendido y apagado del testigo El testigo de carga en el cuadro de instrumentos es controlada por la unidad de control. Después de la conexión del encendido se enciende el testigo de control y se apaga nuevamente, cuando comprueba la unidad de control el buen funcionamiento del sistema, después del arranque del motor.

6.7. B) CIRCUITO DE CARGA CON COMUNICACIÓN PWM POTENCIA DISPONIBLE O DISPONIBILIDAD DE CARGA Este es un parámetro importante a tener en cuenta para la gestión del circuito de carga. Va ha ser una señal tipo PWM. Con la potencia disponible nos indica el tanto por ciento al que esta trabajando el alternador en un momento dado, con esto sabemos si le podemos pedir que de mas potencia, es decir que si nos puede dar mas carga ( mas voltaje o mas intensidad, recordar que Potencia = V x I ) .

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Si el alternador esta trabajando al 25% sabemos que es capaz de trabajar un 75% mas. Si en otro instante es de 99% sabemos que no le podemos pedir mas al alternador porque esta trabajando al máximo de sus posibilidades. Recordar que el regulador alimentaba al rotor para crear el campo magnético, la fuerza del campo dependía de la alimentación que hacia el regulador, un rato estaba alimentado y otro instante no, dependiendo de la proporción del tiempo alimentado y del no alimentado se obtiene

ALIMENTACIÓN ROTOR V 100% Alimentación rotor Sin alimentación rotor

25%

Tiempo( ms)

Al 100% de trabajo es cuando el regulador esta constantemente alimentado ( el campo magnético del rotor es el mayor posible el estado de trabajo del alternador)

A Batería

+15

+30

50

B+ A

DF

Unidad de Cuadro instrumentos CAN BUS

Por el terminal DF sale una señal cuadrada de frecuencia fija y de proporción positiva variable. La frecuencia en un alternador Bosch es de 90 Hz y de un Valeo es de 150Hz. Tras la sustitución de un alternador es necesario configurar el calculador de protección y de conmutación situado en el propio alternador , indicando el alternador montado en el vehículo ( bosch o Valeo) .

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POTENCIA DISPONIBLE 87%

V

POTENCIA DISPONIBLE 10%

V

100%

100%

13%

Inicio de un nuevo ciclo

90%

Tiempo( ms)

Inicio de un nuevo ciclo

Por la señal del terminal DF informamos a la Unidad de la potencia disponible del alternador. Por el cable A la unidad puede modificar la corriente de carga del alternador mediante la modificación de la señal modulada por anchura de impulsos hacia el alternador, es decir variando la señal PWM.

6.8. COMPORTAMIENTO EN LA GESTION INTELIGENTE O EXTERNA Regulación de la tensión de carga dependiendo de la temperatura de la batería La tensión en borne de una batería depende de la temperatura a que se encuentre, en frio da mas voltaje mientras que a medida que se calienta el voltaje en bornes va disminuyendo.

El voltaje generado por el alternador disminuye al aumentar la temperatura de la batería con la misión de no sobrecargarla. Es decir, la unidad de control adapta la tensión dependiendo de la temperatura de la batería. La unidad de control comunica al alternador a que voltaje tiene que regular la corriente generada, esto se actualiza constantemente. La unidad de control se informa de la temperatura del motor gracias al sensor de baterías inteligente, que esta situada en el borne negativo de la batería. Si el vehículo no dispone de este sensor la temperatura de la batería la calcula la unidad de control dependiendo de la temperatura del aire de admisión y de la temperatura del líquido refrigerante.

Desconexión del alternador durante el arranque del motor térmico Recordar que el alternador transforma energía mecánica en energía eléctrica, es decir para fabricar electricidad necesita absorber energía mecánica (esta energía la obtiene del motor ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 252

Tiempo( ms)

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térmico es decir le quita potencia al motor). Si un alternador no genera corriente no quita potencia al motor. Para facilitar el arranque del motor térmico, la unidad de control desconecta el alternador (le ordena que no genere corriente) mientras que el motor de arranque gira y voltea al motor térmico. Al desconectar al alternador al motor de arranque le cuesta menos voltear al motor térmico. Una vez producido el arranque del motor la unidad de control conecta el alternador.

Eliminación de cargas ( desconexión de grandes consumidores y disminución de voltaje del alternador )

Recordar cuanta mas intensidad genera un alternador mas potencia roba al motor térmico para poder transformarla en mas corriente eléctrica. Por ejemplo, en operaciones de aceleración del vehículo, la unidad del motor puede solicitar la eliminación de cargas. Si la unidad de control del motor solicita una eliminación de carga, la unidad de gestión energética reduce en el primer nivel los consumidores de alta potencia y en el segundo nivel reduce la tensión del alternador, para disminuir así la potencia absorbida por éste. Aumento del número de revoluciones de ralentí en caso de baja tensión y alta carga eléctrica. En caso de batería muy descargada o de gran carga eléctrica en ralentí, la unidad del motor puede elevar paso a paso el número de revoluciones hasta un máximo de 150 rpm para aumentar la potencia del alternador. Función de preaviso de la carga del alternador La unidad de control recibe del alternador, a través del cable de señales, la información sobre la inminente carga eléctrica y puede reaccionar entonces con un aumento del número de revoluciones de ralentí frente al par de giro del alternador que se espera. Mediante esta información la unidad del motor puede garantizar una mayor estabilidad del ralentí. A través de la supervisión de la tensión de la red de a bordo la unidad del motor puede modificar la corriente de carga mediante la modificación de la señal modulada por anchura de impulsos hacia el alternador. Conexión progresiva o control de respuesta de carga (LRC) La conexión progresiva) consiste en aumentar progresivamente la intensidad generada por el alternador, según una curva. La cilindrada de los motores tiene tendencia a reducirse, la demanda de potencia eléctrica no cesa de crecer. El motor es cada vez más sensible al par absorbido por el alternador, cuya resistencia mecánica aumenta con el consumo eléctrico del vehículo Si conectamos un gran consumidor, esta demanda gran cantidad de intensidad de corriente, si el alternador se la diera toda inmediatamente, el alternador le quita mucha potencia de golpe al motor térmico, es decir le frenaría de golpe y el conductor notaria un tirón. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 253

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Para evitar esto el alternador va ha empezar a producir mas intensidad de corriente poco a poco de manera progresiva hasta llegar a dar toda la intensidad que le demanda este nuevo consumidor. Este proceso puede durar hasta 9 segundos. Por poner un ejemplo cuando un atleta de 100 metros lisos sale de la salida va cogiendo cada vez mas velocidad de una forma continua hasta que alcanza la velocidad de carrera. Un atleta no pasa de forma instantáneamente de 0 a velocidad de carrea en un instante. El tiempo que dura la conexión progresiva oscila de 0,5 a 9 segundos, esta depende de la intensidad, del régimen de revoluciones y temperatura del motor.

Activación o desactivación de consumidores eléctricos Dependiendo de la tensión de la batería en caso de sobretensión o subtensión, los siguientes consumidores según necesidad: • Parabrisas térmico • Luneta trasera térmica • Aire acondicionado • Calefacción adicional (si existe) El valor límite de baja tensión es de aprox. 10,3 V, el valor límite de sobretensión es de aprox. 16,0 V. Mediante la activación de los consumidores por separado se reducen los daños por sobrecarga de la batería del vehículo y al mismo tiempo se mantiene la tensión de carga dentro de las especificaciones. La conexión de consumidores aumenta la carga del motor. Si la tensión de la batería cae por debajo del valor límite, se desactivan nuevamente los consumidores para impedir una descarga excesiva de la batería.

Diagnóstico y función de marcha de emergencia Los errores del sistema son almacenados en la unidad de control y pueden ser leídos con un aparato de diagnosis. Tras la conexión del encendido el sistema lleva a cabo un autotest. Si durante el autotest se detecta un error en el, entonces no se apaga el testigo de control de carga.

Si a causa de una avería o error la unidad de control no puede gobernar el voltaje del alternador. El alternador toma como opción de funcionar a una tensión de carga fija de 13,5 V , de esta manera se genera suficiente corriente para alimentar los sistemas del vehículo.

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PARTE 3 : GESTIÓN ENERGETICA 6.9. GESTION ENERGETICA Se puede decir que ya esta explicada al estudiar antes la gestión de la batería y la gestión del alternador. La gestión energética engloba estas dos gestiones de la batería y del alternador

Misión de la unidad de control de gestión Misión 1 : Gestionar la batería. Es el responsable de la diagnosis de la batería (siempre activo). Misión 2 : es el gestor de corriente de reposo. Si es necesario, se encarga de desactivar los consumidores en parado (motor no en funcionamiento). Misión 3 : es la gestión dinámica. Es el encargado de regular la tensión de carga y la reducción del consumo (motor en funcionamiento).

Estado del vehículo

Gestor de batería

Gestor corriente de reposo

Borne 15 OFF

Vehículo sin las llaves puestas

Activo

Activo

Borne 15 ON + motor parado

Vehículo con el contacto puesto y motor parado

Activo

Activo

Borne 15 ON + motor en marcha

Vehículo con el contacto puesto y el motor en marcha

Activo

Gestión dinámica

Activo

Como resumen podemos decir que siempre existe Gestión de la batería, cuando el motor térmico esta parado y no puede generar corriente realiza la Gestión de corriente de reposo. Cuando el motor esta en marcha se realiza la Gestión dinámica, que afecta también al alternador.

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7.- START STOP

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7. 1. FRENADO REGENERATIVO Consiste que en las fases de retención y frenado del vehículo el alternador aumente la tensión y así se incrementa la intensidad de corriente eléctrica suministrada por el alternador. Se produce una recarga más intensa de la batería. Recordar que el alternador transforma energía mecánica en energía eléctrica, es decir para fabricar electricidad necesita absorber energía mecánica (esta energía la obtiene del motor térmico es decir le quita potencia al motor). En fases de frenado y retención, el alternador ayuda a absorber energía que se va a desperdiciar (calor en los frenos), se consigue un ahorro de combustible y también al hacer trabajar más al alternador ayudamos a la retención del vehículo. En las fases de aceleración ocurre todo lo contrario, se reduce la carga del alternador, con lo cual el alternador apenas frena al motor térmico. Esto supone un menor consumo de combustible en las fases de aceleración y un mayor agrado en la conducción. También cuando se arranca el motor térmico, es decir cuando el motor de arranque gira , el alternador no crea corriente para no frenar y facilitar el arranque.

Recordar para que un alternador genere mayor corriente, el regulador alimenta mas al rotor para que este aumente su campo magnético y así las bobinas del estator ( fases ) corten mayor líneas del campo magnético. El regulador debe ser informado para producir este incremento de voltaje e intensidad.

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7.2. START-STOP Consiste en parar el motor térmico automáticamente cuando el vehículo se encuentra parado como en un semáforo y volviendo a arrancarlo cuando detecta que el conductor quiere ponerse en marcha. Con esto se consigue un ahorro importante de combustible sobre todo en ciudad.

7.3. DESACTIVACIÓN Y ACTIVACIÓN DEL SISTEMA STARTSTOP Si el sistema esta activo significa que el sistema esta funcionando y nos parará y encenderá el motor automáticamente.

A OFF

El sistema Start- Stop se activa una vez que hemos arrancado el motor y el vehículo se pone a circular a una velocidad mayor a 3 Km/h durante mas de 4 sg .

El conductor dispone de un interruptor por si desea desactivar el sistema. Si pulsa este interruptor (posición OFF) el motor térmico no se para, funciona el vehículo como si no tuviera este sistema. Pulsando nuevamente el interruptor se activa nuevamente el sistema. Cuando se quita la llave de contacto y se la vuelve a poner, el sistema automáticamente pone el interruptor en posición de ON.

7.4. CONDICIONES DE PARADA AUTOMATICA DEL MOTOR Desde el punto de vista del conductor, en motor se para cuando este el vehículo parado y el conductor pone el punto muerto y levanta el pie del embrague. Hay otros condicionantes que en la mayoría de los casos se cumple y el conductor no lo percibe, estos otros lo estudiaremos a continuación.

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OTROS CONDICIONANTES DE PARADA AUTOMATICA DEL MOTOR Régimen del motor inferior a 1.200 rpm. 4 3

5

2

6 Rpm

1 0

7

Si el régimen es superior se entiende que el conductor esta pisando el acelerador por algún motivo, y se entiende que quiere o necesita disponer de potencia del motor o asistencia en la dirección o asistencia de frenada. Es decir ante la duda el motor térmico no se para.

la temperatura del motor tiene que estar comprendida entre 25 ºC y 100 ºC. Si el motor esta frió no interesa pararlo ( mas contaminación, funcionamiento menos suave) y si esta por encima de 100 ºC necesita refrigerarse por peligro de gripamiento del motor. Mientras el motor este funcionando existe refrigeración y circula el refrigerante por su interior. Si paramos el motor no existe refrigeración. Vacío en el servo freno superior a 550 mbar. Recordar que con el motor térmico girando tiene un depresor que hace el vacío para que en el servo freno tenga vació y así asistencia de frenada. Con el motor parado ya no se crea vació, si necesitamos frenar al principio tenemos algo de asistencia (existe inicialmente vacío) pero si frenamos una segunda vez la asistencia desaparece.

Exigencias de climatización no muy altas Con el motor parado el compresor del clima esta parado, por los aireadores del climatización el aire continua un rato saliendo aire relativamente fría ya que el evaporador se encuentra frio y mientras la presión de alta sea superior a la de baja existirá evaporación del refrigerante ( la presión de alta y de baja se igualan al rato de parar el compresor). De todos modos, la generación de frío decae bruscamente con el motor parado. Si los ocupantes demandan gran cantidad de frió resulta que el motor no se para satisfacer el confort de los ocupantes. Predicción de tensión de arranque Tenemos que estar seguros que después de parar el motor, la batería va a tener la suficiente carga como para poder arrancar de nuevo el motor. Para esto se instala una unidad que va en el borne negativo de la batería con sensores en su interior y establece así una vigilancia de la batería.

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Parámetros que controla la unidad para la vigilancia de la batería son: -

Temperatura de la batería Intensidad de carga Tensión de la batería

Masa Unidad de vigilancia de la batería

Borne negativo

Cables BATERÍA

Bus LIN

Como la unidad esta tocando al borne negativo, resulta que la unidad esta aproximadamente a la misma temperatura a la que se encuentra la batería, por lo que el sensor que esta dentro de la unidad determina a que temperatura se encuentra la batería. El cable grueso negativo atraviesa la unidad, por este cable circula la intensidad que entra o sale de la batería. La unidad conoce esta intensidad mediante un sensor.

Tensión de la batería. Esta la conoce porque a la unidad le llega un cable positivo que es la alimentación de la unidad, y por otro lado toca al borne negativo con lo cual colocando un circuito que hace de voltímetro entre positivo y negativo obtiene el voltaje. Esta unidad se comunica con otra unidad mediante Bus LIN, informando así de todos estos parámetros.

7.5. CONDICIONES DE ARRANQUE AUTOMATICO DEL MOTOR Cuando el conductor quiere reanudar la marcha lo primero que hace es pisar el embrague para meter la primera velocidad, en el instante que pisa el embrague el motor térmico arranca.

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OTROS CONDICIONANTES PARA EL ARRANQUE AUTOMATICO Hay otros condicionantes que en la mayoría de los casos se cumple y el conductor no lo percibe. Si nos fijamos las dos primeras condicionantes tratan de asegurarse que el conductor este en su asiento. La tercera quiere asegurar que ninguna persona este manipulando en el interior del cofre motor. Puerta del conductor cerrada. Si esta abierta puede que el conductor este fuera. El conductor lleva el cinturón abrochado (el cierre este enclavado). Se asegura que el conductor esta sentado y dispuesto a conducir Capo del motor bajado. Para evitar accidente si el conductor esta manipulando dentro del cofre motor.

7.6. ARRANQUE AUTOMATICO POR CAMBIO CONDICIONES DEL SISTEMA Vimos que para que el motor se parara se tenían que cumplir unas condiciones: temperatura motor, vacío en el servofreno, temperatura en el interior del habitáculo, predicción en el arranque etc. Una vez el motor se encuentra parado si una de estas condiciones varia y se sale de lo establecido el motor arranca automáticamente. Por poner unos ejemplos: - El vehículo, que estaba parado, empieza a desplazarse debido a la inclinación de una pendiente. Se hace necesaria una intervención en los frenos y en la dirección. Si el vehículo supera los 3km/h, el motor arranca por sí mismo. - Si los ocupantes varia la temperatura en el climatizador, si la diferencia entre temperatura teórica y efectiva es grande, el motor arranca por sí mismo, para satisfacer los deseos de los ocupantes. - Estamos haciendo uso de consumidores eléctricos y la carga de la batería disminuye. El motor arranca para así asegurar que el arranque.

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7.7 CONDICIONES DE PARADA AUTOMATICA DEL MOTOR ( caja automática) Todo lo dicho para motores de caja de cambios manual es válido para el de caja de cambios automática. Al no disponer de embrague el pedal del freno determina la intención del conductor. Desde el punto de vista del conductor, en motor se para cuando este el vehículo parado y el conductor mantenga apretado el pie del freno.

7.8. CONDICIONES DE ARRANQUE DEL MOTOR ( caja automática) Cuando el conductor quiere reanudar la marcha lo primero que hace es levantar el pie del freno y después pisar el acelerador.

7.9. TIPOS DE START- STOP - Start-stop utilizando el motor de arranque tradicional. - Start-stop de correa con alternador / motor. - Start-stop con alternador / motor situado en el volante motor. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 262

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7.10. START-STOP UTILIZANDO EL MOTOR DE ARRANQUE TRADIDIONAL A) MOTOR DE ARRANQUE REFORZADO Consta de un motor de arranque tradicional reforzado, con una mayor resistencia al desgaste para aguantar un número elevado de arranques. Las mejoras son:

- Escobillas más largas - Muelle del mecanismo de arrastre reforzado - Palanca engrane reforzada con fibra de carbono - Corona de arranque más ancha B) BATERIA AGM Utiliza una batería de malla de fibra de vidrio absorbente ( Ver tema de baterías ), debido a su mayor resistencia a los ciclos de carga y descarga. Las baterías con malla tienen una serie de ventajas como: -

Mayor potencia de arranque en frío En comparación con las baterías convencionales, produce una muy baja estratificación del ácido, que suele reducir la potencia Alta resistencia de funcionamiento a la descarga profunda Alta resistencia de funcionamiento No requiere mantenimiento Seguridad contra basculamiento y derrame, aunque se rompa la carcasa

C) ALTERNADOR Del regulador dispone de un cable que es Bus LIN por donde realiza la transmisión de información a la unidad de diagnostico y de esta la vuelca a la red CAN por lo que llega la información al resto de las unidades. D) UNIDAD PARA LA VIGILANCIA DE LA BATERIA Es la que hemos estudiado antes que estaba amarrada al borne negativo y su misión ayudar a establecer la predicción de tensión de arranque. E) ESTABILIZADOR DE TENSIÓN El estabilizador de tensión es un transformador DC/DC. (DC = direct current) significa conversión de corriente continua en corriente continua. Tiene una potencia de 180W. La excitación eléctrica del estabilizador de tensión se realiza mediante el bus LIN y a través de la unidad de red de a bordo (borne 50R; la R significa señal de respuesta). ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 263

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Misión Sirve para estabilizar la tensión de la red del vehículo a 12 voltios (borne 30) en ciertas situaciones. Esto es necesario, ya que la elevada corriente al ser accionado el motor de arranque produce oscilaciones intensas de la tensión en otros consumidores eléctricos y se puede producir reinicializaciones de unidades como ( radio, radio / navegador, teléfono) y también registros el la memoria de averías por ejemplo «Tensión de a bordo demasiado baja». En caso de avería del estabilizador de tensión notaríamos que algunas unidades radio / navegador, teléfono se producen reinicializaciones en ellas.

PROCESO DE CARGA DEL ACUMULADOR

+30 +15 +30

50 Acumulador

Contacto

Cuadro de mandos Navegador

50R

50

Radio

Estabilizador

Red de a bordo

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PROCESO DE ESTABILIZACIÓN DE TENSIÓN acumulador)

( Descarga del

+30 +15 +30

50 Acumulador

Contacto

Cuadro de mandos Navegador

50R

50

Radio

Estabilizador

Red de a bordo

Dentro del estabilizador hay un acumulador electrónico, este acumulador se carga de energía cuando el contacto este girado en posición de marcha. Se carga por el terminal +15. La Red de a Bordo es la encargada de realizar el arranque. Puede efectuar el arranque a petición del conductor (cuando gira la llave de contacto) o efectuar un arranque automático por estar activo el sistema START – STOP . En el momento del arranque el conductor gira la llave de contacto y sale corriente por el terminal 50 a la Red de a Bordo, esta manda corriente al terminal 50 del motor de arranque y también manda corriente al terminal 50R (R = señal de respuesta) que es una señal de activación para que se cierre el conmutador y así se pueda alimentar desde el acumulador a las unidades de radio, navegador y cuadro de mando. El acumulador en estos momentos se descarga, se descarga el rato que el motor de arranque esta girando.

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ESQUEMA ELECTRICO CAN BUS UC de dirección asistida

UC Motor

Tecla desactivar START-STOP Pedal embrague

ABS CAN BUS

Velocidad

Pedal acelerador

Sensor rueda Pedal freno

Bus LIN

Temperatura motor

Posición punto muerto caja de cambios

LIN

Gestión Vigilancia de la bateria

Alternador

Estabilizador de tensión

Bus LIN UC Confort Interfaz de diagnosis para BUS de datos

Cinturón

Temperaturas

CAN BUS UC Climatización

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7.11. START-STOP DE CORREA CON ALTERNADOR / MOTOR Este sistema lo ha desarrollado el grupo PSA ( Citroën y Peugeot) Desaparece el motor de arranque tradicional que engranaba en la corona del volante motor. Vemos que en la correa de servicios se ha sustituido el alternador por un alternador /motor también llamado alternador reversible. El alternador reversible puede funcionar como alternador y también puede funcionar como motor eléctrico que nos permite arrancar el motor. Alternador/ motor Rodillo tensor Polea alternador/ motor

Correa

Polea Compresor A/A

Polea cigüeñal

ARRANQUE El alternador reversible en estos momentos funciona como motor eléctrico, al girar mueve la correa de servicio arrastrando a la polea del cigüeñal con lo que el motor térmico voltea y se produce el arranque del motor térmico. El alternador reversible funcionando como motor eléctrico desarrolla unos 3 CV de potencia. Se consigue arrancar el motor térmico en tiempos muy cortos, 400 milisegundos en condiciones difíciles y unos 280 milisegundos con todo a favor. El arranque con un motor de arranque tradicional dura aproximadamente 1 segundo es decir 1000 milisegundos. El arranque con el alternador reversible es también mas silencioso. En este sistema para producir un nuevo arranque automático no es necesario que el vehículo se encuentre totalmente parado. DURACIÓN DEL ALTERNADOR REVERSIBLE Un motor de arranque tradicional está diseñado para soportar 50.000 arranques. Los motores de arranque reforzados utilizados en Start-Stop tienen una vida de 200.000 a 300.000 arranques. El sistema por correa y alternador reversible se ha diseñado para una vida de 600.000 arranques. ________________________________________________https://electricidaddelauto1.blogspot.com 267

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BATERIA Y EBOOSTER La batería tendrá una vida similar a la de una convencional, ya que utiliza una batería AGM de malla de fibra de vidrio absorbente ( ver tema de baterías ), debido a su mayor resistencia a los ciclos de carga y descarga. Además cuenta con la ayuda de un sistema eléctrico denominado eBooster, que se superpone en caso de necesidad proporcionando hasta 5 voltios extra si la batería ‘languidece’ durante momentos duros de trabajo. Ebooster es un equipo de condensadores. Los condensadores son capaces de suministrar una alta potencia eléctrica para hasta cinco arranques consecutivos, y son artífices en gran medida de la rapidez del arranque. Esta diseñado para durar 15 años sin ningún mantenimiento. En circulación, bastan unas decenas de segundos para que los condensadores de recarguen, pudiendo también hacerlo durante las retenciones, acumulando la energía del frenado regenerativo.

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