Eb 3146 Carrillo 6

 

  UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTO DEPARTAM ENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA

GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO CARRERA

CÓDIGO DE LA ASIGNATURA

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

Ingeniería Automotriz

EMEC: 3146 

AUTOTRÓN AUTOTRÓNICA ICA II

PRÁCTICA N°

LABORATORIO DE:

1 

TEMA:

Laboratorio de Autotrónica

Carga Eléctrica y Encendido Automotriz 

DURACIÓN (HORAS) 3

1 OBJETIVO En la lección actual usted aprenderá acerca:   El Explicar los principios del sistema de Carga   Explicar los principios de funcionamiento del Alternador 9    Explicar los principios de la regulación electrónica de voltaje 9 Medir y diagnosticar el funcionamiento del Alternador   Medir y diagnosticar la regulación electrónica de voltaje 

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Verificar el funcionamiento de los diodos diodos rectificadores para una carga de sistema de alimentación correcta Aprender el funcionamiento y partes de un alternador automotriz

INSTRUCCIONES A. EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS   9 EB-3000   EB-3146   Cables de conexión  

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El sistema de carga automotriz Para proveer la energía requerida para elfuente encendido, la iluminación, motor de arranque, etc., los vehículos motorizados necesitan su propia eficiente, confiable, yelconstantemente disponible, de energía eléctrica. En cualquier momento, cuando se para el motor, la batería representa r epresenta el almacén de la energía del vehículo; por otro lado, el alternador es "la planta de generación de electricidad" a bordo. Mientras el motor está en funcionamiento, la tarea del alternador es suministrar energía a todas tod as las cargas y sistemas consumidores de corriente. La salida del alternador, la capacidad de la batería y la demanda de energía de todas las cargas eléctricas y los sistemas (convertidores de energía) se deben equiparar el uno con el otro tan perfectamente como sea posible, de tal modo que el sistema entero sea confiable y esté libre de problemas durante su funcionamiento. El sistema de carga automotriz Por ejemplo, el sistema de encendido siempre debe estar listo para su funcionamiento. De la misma manera el ventilador eléctrico del radiador y la bomba eléctrica de gasolina. En la oscuridad, la energía se debe suministrar a los faros, a la iluminación del tablero de instrumentos, a las lámparas de la placa de licencia y a las lámparas posteriores. Cuando hay poca visibilidad debido a la niebla, las lámparas de niebla y las lámparas posteriores de advertencia de niebla, son cargas adicionales en el

 

sistema. Al frenar, las lámparas de parada deben encenderse, y cuando se cambia de dirección, las lámparas de señal de giro deben destellar. La bocina y el sistema de advertencia de peligro deben señalar el peligro en situaciones críticas. En lluvia, se encienden también los limpiadores del parabrisas. El ventilador debe proporcionar la ventilación para la calefacción o la refrigeración dependiendo de la estación. En invierno, el calentamiento del parabrisas posterior garantiza la visión clara en la parte posterior. Finalmente, por supuesto, la batería se debe también cargar regularmente, esta es la tarea versátil, que el alternador está llamado a realizar.

CORRIENTE ALTERNA Hace muchos años, los viejos tipos de vehículos fueron equipados con Generadores de CD como la "planta de generación de electricidad". Actualmente, el incremento constante de la demanda de energía, las condiciones cambiantes del tráfico, y los sistemas eléctricos mucho más sofisticados en el vehículo moderno, conducen a mayores requerimientos que el generador de CD no ha sido ya capaz de resolver debido a su construcción y a sus principios de funcionamiento. También ha habido un aumento en el número de conductores en la ciudad acarreando tiempos largos de espera (en los semáforos) con el motor en marcha mínima. En las horas punta, la proporción está por encima del 50 %. La congestión, debida al aumento de la densidad del tráfico, así como también las continúas paradas en los semáforos da lugar a que la carga de la batería sea insuficiente, particularmente cuando no hay posibilidad de compensar esta deficiencia con viajes por tierra largos. Además, la batería debe cubrir la demanda total de energía mientras el generador esté imposibilitado de suministrar electricidad al sistema. El desarrollo del Alternador trajo una mejora decisiva a este respecto. Sin embargo, la introducción exitosa del alternador solamente fue posible, con el avance de la tecnología del semiconductor. Esto es así porque el alternador por sí mismo genera la corriente trifásica, que se debe rectificar a la salida, por medio de diodos rectificadores. Estos diodos rectificadores se integran en el alternador, y debido a que son totalmente insensibles a la velocidad de rotación y no están sujetos a desgaste ellos tienen co considerables nsiderables ventajas sobre el conmutador usado en el generador de CD. Gracias a su rango de RPM considerablemente más amplio en contraste con el generador de CD el alternador es capaz de entregar energía eléctrica incluso cuando el motor está en marcha mínima. Las señales del alternador La base para la generación de electricidad es la "inducción electromagnética" que ocurre de la siguiente manera: cuando un conductor eléctrico (alambre o anillo) corta el paso de las líneas de fuerza de un campo magnético, se induce un voltaje en el conductor. Es indiferente si el campo magnético permanece estacionario y el conductor se mueve, o viceversa. Imaginémonos que el anillo de alambre gira entre los polos norte y sur del campo magnético. Si los extremos del lazo se conectan ahora a través de los anillos del colector y las escobillas de carbón con un voltímetro, será posible leer un voltaje alterno (CA = Corriente Alterna) debido a la posición de cambio constante del lazo con respecto a los polos. Si la rotación del "rotor" es uniforme, la curva de voltaje será sinusoidal. Los valores máximos ocurrirán después de cada media revolución, si se cierra el circuito, fluirá una corriente alterna a través de él.

LAS SEÑALES DEL ALTERNADOR Además, el voltaje inducido será más alto cuando el campo magnético se haga más fuerte (es decir, cuando las líneas de fuerza se hacen más densas) y cuando se incrementa la velocidad con la que se cortan las líneas de fuerza. Este fenómeno es la base para el funcionamiento de un alternador y es una "Generación de corriente alterna monofásica".

 

 

Principios del Alternador En realidad, el alternador genera una corriente trifásica. Exactamente como la "Corriente alterna monofásica", la generación de corriente alterna trifásica en los alternadores, también ocurre conjuntamente con un movimiento rotativo. Una ventaja de la corriente trifásica es que, en contraste con la corriente alterna monofásica, permite un uso más eficiente del potencial del alternador. En este caso, hay tres bobinas independientes idénticas, (u, y, w) dispuestas a 120° una de otra. Según la ley de la inducción, cuando el rotor gira, se generan en las bobinas voltajes alternos sinusoidales y corrientes alternas de magnitud y frecuencia idénticas'. i dénticas'.

Debido a que las bobinas están desfasadas una de otra por 120, los voltajes alternos, que se producen en ellas, están de igual modo 120° fuera de fase con respecto a la otra y están así desfasados con respecto al tiempo. El resultado es una rotación de repetición constante. En aplicaciones técnicas las tres individuales se reemplazan por tres fases bobinadas, cada una con varias bobinas.

 

 

CONVERSIÓN DE CA A CD Según lo explicado antes, el Alternador genera corriente CA trifásica. Sin embargo, la corriente alterna tiene la desventaja que no puede ser almacenada en una batería, ni es conveniente para alimentar componentes electrónicos. Para hacerlo, la corriente debe primero ser rectificada. La acción de rectificación se realiza por medio de diodos semiconductores. Ésta es la razón por la que el desarrollo del alternador tuvo que esperar hasta la introducción de los semiconductores. La rectificación se realiza prácticamente en el alternador por medio de un circuito puente, equipado con 6 diodos.

Los diodos rectificadores suprimen las medias ondas negativas de la corriente alterna y permiten el paso, sólo de las medias ondas positivas. Por lo tanto, el resultado es una corriente directa pulsante. Este método se aplica a cada una de las tres fases de la corriente trifásica. Para hacer uso de todas las medias ondas, incluyendo las medias ondas negativas suprimidas, hay dos diodos por fase. Un diodo en el lado positivo (en el terminal B+), y un diodo en el lado negativo (en el terminal B-).

 

 

CONSTRUCCIÓN BÁSICA DE UN ALTERNADOR Los principios teóricos discutidos hasta ahora se reflejan en la construcción técnica de los alternadores modernos. Sin embargo, es posible que las versiones individuales difieran una a otra en ciertos detalles, dependiendo del campo de aplicación. Los alternadores ensamblados con diodo compacto están instalados actualmente en la mayoría de los vehículos motorizados. Por lo tanto, se toma como un ejemplo para explicar la construcción de un alternador. La construcción básica de un alternador se determina por los ensambles siguientes:

Estator con estator bobinado trifásico. El estator consiste de láminas acanaladas, aisladas entre sí, que se presionan juntas para formar un sólido núcleo laminado. Las bobinas del estator se encajan en los surcos. Rotor con un eje que lleva los polos magnéticos, la bobina de excitación y en la mayoría de los alternadores

 

dos anillos de colector. La bobina de excitación consiste en una sola bobina circular, que es rodeada por los dos semipolos. También se montan en el eje del rotor: Polea para la faja de accionamiento y el ventilador para la refrigeración del alternador. Los rotores en los alternadores se pueden operar en cualquier dirección de rotación. La dirección de rotación es colocada simplemente por la selección apropiada del tipo de ventilador para la rotación en sentido horario o en sentido antihorario.

El estator está sujeto entre la tapa posterior del colector de anillos y la tapa del lado de accionamiento. El eje del rotor gira en cojinetes en el Rectificador de ambas mitades de la cubierta con seis diodos de potencia y tres diodos excitadores para convertir la corriente trifásica en corriente directa Regulador, Porta escobillas con escobillas de carbón que son presionadas contra los anillos colectores del rotor, suministrando de esta manera la corriente de excitación a la bobina de excitación rotativa. El regulador tiene la tarea de mantener el voltaje del Alternador constante sobre el rango entero de la velocidad del motor, independientemente de la carga en el alternador o de su velocidad de rotación.

La regulación automática del voltaje no es una tarea fácil por las variaciones en la velocidad del motor, y las fluctuaciones considerables en las cargas conectadas. A pesar de estas condiciones de funcionamiento constantemente cambiantes, a altas velocidades dellasmotor unalacarga baja, el voltaje esté limitado ase undebe valorasegurar de ajusteque, del sistema. Esto protege cargasy con contra sobreeléctrica tensión y evita que la batería sea sobrecargada excesivamente. Además, las características electro-químicas de la batería deben tenerse en cuenta cuando se está cargando. Por lo tanto, la tensión de carga debe ser más alta en tiempo frío que en tiempo caliente. El regulador de voltaje asignado a cada alternador asegura que

 

estos requisitos se cumplan.

REGULACIÓN DE VOLTAJE Indicación de cambio y carga automática El circuito eléctrico del alternador es el siguiente. Las tres bobinas del estator del alternador son Li, L2, y U. La bobina del rotor es LR. El rotor actua como un electroimán giratorio. Cuando circula corriente a través de él, se produce un campo magnético y aparece un voltaje de CA en las bobinas del estator desfasadas 120o una con otra. Los voltajes de CA son rectificados por los diodos D1-D6 y el voltaje rectificado carga la batería pero también va al circuito de regulación. Cuando se conecta el interruptor eléctrico del automóvil, el motor todavía no gira, entonces el alternador no produce voltaje. En este momento, la batería suministra el voltaje a LR (la bobina del rotor) y la lámpara se conecta. Este voltaje conmuta el transistor 02 a través de la lámpara LED1

 

  El transistor Qz maneja la bobina LR, la cual crea el campo magnético. Se agrega Ri para permitir que la corriente fluya y hacer possible la carga aún si lámpara está quemada. El transistor Qi está en estado de corte, de tal manera que no afecta a Qz. Cuando el motor gira, el voltaje del alternador va también a R4 el voltaje de la lámpara es muy pequeño y la lámpara se apaga. ISi el alternador, por alguna razón, no produce voltaje, la lámpara se encenderá, aún cuando el motor gire.

Parte del voltaje de la batería (dividido por R2 y R3) llega al diodo zener Dio. Cuando el voltaje de la batería está sobre el voltaje requerido, se abre a través del diodo zener Dio y el transistor Qi se va al estado de saturación. Cuando Qi está en saturación, el transistor Qi pasa al estado de corte y la corriente LR deja de circular. El alternador cesa la producción de voltaje hasta que el voltaje de la batería disminuye nuevamente al voltaje normal. Cuando el transistor Q2 pasa al estado de corte, se produce temporalmente un voltaje muy alto en la bobina LR. Este voltaje puede dañar al transistor Q2. El diodo D9 reduce este voltaje y protege al transistor Q2.

 

 

El alternador como un tacogenerador Las señales del alternador son señales sinusoidales. Medir la frecuencia de la señal de una fase puede darnos la velocidad del motor. Esta frecuencia está en relación con las RPM del motor. Actualmente no se utiliza porque el motor incluye un sensor de velocidad que mide la velocidad del motor directamente. Preguntas de preparación 1 El Alternador genera:   Corriente alterna monofásica   Corriente continua   Corriente alterna bifásica   Corriente alterna trifásica 

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Preguntas de preparación 2 ¿Cuántos diodos se usan en un rectificador típico?   Depende del número de cilindros   Dos diodos para cada cilindro del motor

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  Seis diodos   Tres diodos para cada cilindro del motor

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ACTIVIDADES A DESARROLLAR 1: Conecte el EB-3000 a la fuente de alimentación.   Paso 1:   Paso 2: Conecte 2: Conecte la alimentación a la red. o Paso 3: Encienda el entrenador. La pantalla DVM debe aparecer en la pantalla.   Paso 4: Inserte 4: Inserte la tarjeta EB-3146 en el EB-3000. Observe la pantalla y compruebe que el nombre de la tarjeta de experimento aparece y no se detecta ninguna falla.   Paso 5: 5: Gire el potenciómetro P1 a su posición intermedia, condición de voltaje de Batería (voltaje

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de la batería).   normal Paso 6: Observe 6: Observe el LED1 de indicación de carga y cierre el interruptor de encendido SW1.

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Observe que el LED1 de carga se encenderá un momento y luego se apagará, al mismo tiempo la velocidad del motor en rpm aparecerá en la pantalla en la tarjeta. El LED de excitación de campo LED2 se encenderá de forma permanente.

 

  Paso 7: Gire 7: Gire el potenciómetro de la válvula reguladora P2 al máximo en sentido antihorario.

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Gire lentamente el control de voltaje de la batería, hacia la derecha. En un cierto punto el LED verde (LED2) se apagará, indicando que el regulador electrónico entró en acción y cortó la carga a la batería, desde que la batería está sobrecargada.   Paso 9: Desconecte 9: Desconecte el interruptor de encendido SW1.   Paso 10: Presione 10: Presione el botón Option/Graph para pasar a la pantalla del osciloscopio en el entrenador EB-3000.   Pasó 11: Establezca 11: Establezca la base de tiempo a 50ms. Paso 12: Ahora se encuentra en el modo de libre ejecución. Paso 13: Conecte la salida del Alternador (TP6) al canal CH1 del osciloscopio. Paso 14: Conecte la salida del Alternador (TP5) al canal CH2 del osciloscopio. 

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  Paso 15: 15: Gire el potenciómetro P1 a su posición intermedia, (voltaje normal de la batería).   Paso 16: 16: Gire  Gire el potenciómetro de la válvula reguladora P2 al máximo en sentido antihorario.   Paso 17: Conecte 17: Conecte el interruptor de encendido 51 y observe la señal en la pantalla del EB-3000.

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Aparecen dos señales sinusoidales. Cuando el LED1 está apagado, la velocidad en RPM que se muestra en la pantalla es 340 rpm. Paso 18: Compruebe 18: Compruebe que la diferencia de fase es de 120°. Paso 19: Mueva 19: Mueva el conector banana del TP5 al TP4. Una onda sinusoidal debería también estar desfasada 120° en la otra dirección. Paso 20: 20: Mueva el conector banana del TP4 al TP7. Se debe mostrar una onda rectificada. Paso 21: 21: Aumente la velocidad del motor girando el potenciómetro de la válvula reguladora. La frecuencia de la onda senoidal debe aumentar. Aumente y disminuya la velocidad del motor y observe la señal. Paso 22: Aumente 22: Aumente el voltaje de la batería girando el potenciómetro P1 a la derecha (sentido horario). A cierta posición, el LED verde se apaga y la onda senoidal y la onda rectificada desaparecen. Paso 23: Ponga 23: Ponga el Nivel del Disparador del Osciloscopio en 'Run'. Paso 24: Compruebe los voltajes en TP1, TP2, y TP3 en este estado. Paso 25: Gire el potenciómetro de la batería en sentido antihorario hasta que el LED verde se encienda nuevamente. Paso 26: Compruebe los voltajes en TP1, TP2, y TP3 en este estado.

4 RESULTADOS OBTENIDOS Preguntas de resumen 1 ¿Cuál es el valor del TP1 en el paso 26? 2.5V   4.7V   6.3V   3.8V

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Preguntas de resumen 2 ¿Cuál es el valor del TP2 en el paso 26? 1.2V   1.1V   1.3V

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1.5V

 

  Preguntas de resumen 3 ¿Cuál es el valor del TP3 en el paso 26? 0.9V   OV   6V   1 6V

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CONCLUSIONES

1. Se encontro un una a grafica senoidal en el momento de verificar la carg carga a del alternador 2. Se encontro una grafica senoidal rec rectificada tificada para la carga de la bateria

3. Al momento de activar el potenciome potenciometro tro p1 (bateria) se desconecta y funciona el alternador

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RECOMENDACIONES

1.  Se recomienda el uso correcto de los elementos del EB para un buen funcionamiento del mismo 2.  Tomar en cuenta las conexiones al momento de revisar los voltajes pueden ser erróneas

3. Tener cuidado con el funcionamiento del motor para evitar daños a la placa EB-3146  

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB

EB-3146 Experimento 1 — El sistema de carga automotriz

Latacunga 26 de agosto del 2016

Elaborado por:

 Aprobado por:

Docente de la asignatura

Jefe de Laboratorio

Ing. José Quiroz

Ing. José Quiroz E.