Electricidad carga y arranque - Liceo Industrial "Domingo Matte Pérez"
Anuncio
LICEO POLIVALENTE DOMINGO MATTE PEREZ Modulo Circuitos Electrotécnicos Básicos y Mantenimiento de los Sistemas de Carga y Arranque del Vehículo Electricidad Básica, Sistema de Carga y Arranque Profesor: Hernán Cáceres Mejías Setiembre 2011 Este documento contiene información de electricidad básica, sistema de carga y sistema de arranque. Esta basado en apuntes de GM e internet. CONTENIDOS FUNDAMENTOS DE ELECTRICDAD Introducción Composición de la materia Electricidad estática Magnetismo Corriente Corriente alterna Teoría del circuito Teoría convencional y teoría electrónica Ley de ohm Aplicación de la ley Ohm en el circuito serie Aplicación de la ley Ohm en el circuito paralelo Código de colores para resistencias Hoja de trabajo del código de colores SISTEMA DE CARGA Producción de c.a. Conexión estrella y triángulo Diodos rectificadores Descripción de un alternador SISTEMA DE ARRANQUE Principios del motor Componentes Transmisión del movimiento giratorio Función del interruptor magnético Cuadro de fallas del motor de arranque 2 PAGINAS 2 3 6 8 10 11 13 14 15 16 18 19 20 21 22 25 26 29 30 32 34 37 38 39 FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Introducción Las aplicaciones de la electricidad son virtualmente interminables. Observamos el uso de la electricidad al poner en marcha un automóvil, en nuestras casas para la iluminación, la operación de aparatos, teléfono, televisor, licuadora, radio, etc. Vemos por ejemplo su aplicación en el transporte. La electricidad se emplea en la fabricación de la mayor parte de las cosas que usamos ya sea directamente o para operar las maquinas que hacen o procesan los productos que necesitamos, la electricidad hace posible la mayoría de los avances técnicos y comodidades que disfrutamos. Pero ¿que es esta fuerza invisible que llamamos electricidad?, ¿de que está hecha ?, ¿como fue que finalmente el hombre la captura y la controla?. Empezaremos el estudio de la electricidad directos al corazón de la materia. Que propósito practico hay en aprender que es materia? Simplemente esto, la materia es un elemento importante en la generación de la fuerza que nosotros llamamos ELECTRICIDAD La necesidad de esta información esencial se incrementará conforme usted avance a través de este manual; por ejemplo cuando lea en este capítulo la sección titulada " Corriente". 3 COMPOSICION DE LA MATERIA La electricidad consiste en el movimiento de electrones en un conductor. Para entender que es un electrón y como se comporta, tendremos que estudiar la composición de la materia. Materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa. Toda la materia esta compuesta de bloques químicos los cuales son llamados elementos. La naturaleza ha proporcionado más de 100 elementos los cuales en combinación forman los diferentes tipos de materia que se encuentran en nuestro planeta. FIGURA 1.1 Estados de la Materia El hierro es un elemento. Cobre, Hidrógeno, Oxígeno, Aluminio, Mercurio, Sodio y Cloro son ejemplos de otros elementos. Cuando los elementos Hidrógeno y Oxígeno se combinan químicamente, se forma agua. La sal es el resultado cuando se combinan químicamente el Cloro y el Sodio. Ahora que sabemos que la materia esta compuesta de elementos y que la combinación de estos forman los diferentes tipos de materia que se encuentran en nuestro planeta; veamos la estructura de la materia. ESTRUCTURA DE LA MATERIA Si tomamos una gota de agua y la dividimos en dos, tendremos dos partes, pero ambas serán de agua. El agua es un compuesto químico de dos elementos Hidrógeno (H) y Oxígeno (0) cuya formula es H20. Podemos imaginarnos otras divisiones de la gota de agua, hasta que llegue un momento en el que tendremos una molécula de agua, si seguimos dividiéndola tendremos dos átomos de Hidrógeno por uno de Oxígeno, y estos a su vez están compuestos por electrones, protones y neutrones. 4 MOLECULA Es la parte más pequeña en que puede dividirse la materia y seguir conservando sus características de compuesto. Por ejemplo una molécula de agua H20, una molécula de sal (CLNA). ATOMO La partícula más pequeña en la cual un elemento puede ser reducido y ser clasificado aun, como un elemento es el átomo. Por ejemplo un átomo de Hidrógeno, un átomo de Oxígeno, un átomo de Cloro, etc. El átomo es similar a nuestra sistema solar en el cual el sol es el núcleo y sus planetas las partículas que giran alrededor del núcleo (Fig. 1-2). En el átomo (Fig. 1-3 y 1-4). el centro del "Sol” esta compuesto de partículas llamadas Protones y Neutrones. Los Protones contienen cargas de electricidad positivas. Los Neutrones no tienen carga. Los "Planetas" que giran alrededor del núcleo o el "Sol" llamados Electrones los cuales contienen cargas de electricidad negativas. Desde este momento cuando hablemos de electricidad, solo hablaremos de Protones y Electrones dado que son partículas que contienen cargas eléctricas. 5 La órbita periférica (la más alejada del núcleo) da al átomo sus propiedades químicas y eléctricas. Esta nunca puede tener más de ocho electrones. Los átomos pueden clasificarse a partir de esta órbita periférica: Los átomos que tienen 1, 2, o 3 electrones en al órbita periférica tienen la tendencia a perderlos y reciben el nombre de electrones libres. Estos átomos se vuelven Iones positivos" pues, eléctricamente, se vuelven positivos. Este es el caso de los conductores (Cobre, Plata, Oro, Aluminio, etc.). Los átomos que tengan 5, 6, o 7 electrones en la órbita periférica tienen la tendencia de completar está órbita a 8 electrones. Estos átomos se vuelven "iones negativo? pues, eléctricamente, se vuelven negativos. Este es el caso de los aislantes (Azufre, Cloro, etc.). Los átomos que tienen4 electrones periféricos, son intermedios. Estos son los semiconductores (Carbono, Germanio, Silicio, etc.). Los átomos que tengan 8 electrones periféricos, no tienen tendencia alguna. Estos son los gases raros (Neón, Argón, etc.). 6 ELECTRICIDAD ESTATICA La palabra estática significa "en reposo". La electricidad estática es eso precisamente electricidad en reposo. Los pedacitos de papel que son atraídos por un peine de plásticos que fue frotado con un pedazo de tela es un ejemplo de electricidad estática. La electricidad estática es la que se forma en nuestro cuerpo cuando arrastramos los pies sobre una alfombra. Si tocamos objetos de metal la energía eléctrica es liberada en forma de chispa. Por lo tanto no permanece mucho tiempo estática. Los materiales cargados con electricidad estática pueden atraerse o repelerse. La atracción toma lugar cuando las cargas son diferentes, debido al exceso de electrones en la carga negativa. Las cargas se repelen cuando son iguales (- y -) o ( + y +) EL ELECTROSCOPIO El primer instrumento diseñado para detectar y medir la electricidad estática fue el electroscopio.. Asegurese de que el doblez de la laminilla éste limpio y seco. Cuando usted; toque el alambre con un objeto cargado, los dos dobleces de la laminilla adquirirán la misma carga y por lo tanto se separarán. Usted puede usar su electroscopio para verificar que los electrones circulan a través de algunos materiales pero no en otros 7 (Conductores y aislantes). Un consejo: Ensaye esto en un día seco, los electrones pueden viajar a través del aire húmedo, también la carga en su electroscopio se pierde rápidamente en días húmedos. Esta prueba muestra que los electrones pueden circular a través de algunos materiales pero no en otros. Los materiales a través de los cuales circulan los electrones son conductores. Los materiales a través de los cuales los electrones circulan muy poco 6 no lo hacen son aislantes. (Ver figura 1-7 a y b) Conductores incluyen: Plata, oro, cobre, hierro, etc. Aisladores incluyen: Vidrio, plástico, hule madera etc. 8 MAGNETISMO El magnetismo actúa como lazo de unión durante procesos de transformación de energía mecánica a eléctrica y viceversa. Está presente en el alternador y en el motor de arranque, por mencionar solo dos ejemplos. Los griegos descubrieron que cierta clase de piedra (llamada después magnetita) que encontraron cerca de la ciudad de Magnesia en Asia Menor tenia la propiedad de atraer trozos de hierro. La piedra descubierta era en realidad un tipo de mineral de hierro al cual llamaron magnetita a cuyo poder de atracción se le llama Magnetismo. Los imanes tienen un campo magnético o líneas de fuerza (fig. 1-8 ), el cual ejerce la fuerza de atracción. La mayor fuerza de atracción aparece en los extremos del imán y se les llarna polos magnéticos, cada imán tiene un polo sur y un polo norte. Podemos observar el campo magnético alrededor de un imán usando limaduras de hierro, pues estas se alinean a lo largo del campo magnético del imán. Si colocamos un imán abajo de una hoja de papel en la cual habremos esparcido limaduras de hierro, observaremos una serie de líneas que no se cruzan y que terminan en los polos magnéticos. La concentración de las limaduras nos dará una indicación de la intensidad del campo magnético en los diversos puntos del imán. Si acercamos los polos norte de dos imanes sentiremos una fuerza de repulsión 9 entre si, lo mismo sucedera si acercamos dos polos sur. Pero si combinamos un polo sur con un polo norte habrá atracción. Los polos magnéticos son muy parecidos a las cargas estáticas en relación a esto. Las cargas iguales o polos iguales se repelen y las cargas o polos distintos se atraen. Esta acción de atracción o repulsión es la base de todo flujo de corriente, como nosotros la conocemos. No hay ninguna diferencia si estamos hablando de lámparas fluorescentes o incandescentes, microchips o solenoides, o motores, el magnetismo es la causa fundamental de su operación. Una ley eléctrica fundamental para estudiar o analizar los sistemas electrónicos del automóvil es la ley de OHM. Un circuito cerrado de alambre no hace necesariamente un circuito Se debe proporcionar una presión eléctrica o voltaje la que se designa la letra V VOLTAJE = Presión electrica que mueve a los electrones La presión electrica causa una corriente indicada con la letra I CORRIENTE= Flujo de electrones como resultado de la presión aplicada La corriente sufre una oposición al flujo , la cual es llamada resistencia y se Indica por la letra R RESISTENCIA=OPOSICIÓ AL FLUJO DE ELECTRONES El camino físico para que la corriente fluya es llamado circuito eléctrico. 10 CORRIENTE Corriente es la cantidad de electrones que pasan por un punto dado en un período determinado de tiempo. La unidad de corriente es el Amper. Un amper son 6,280,000,000,000,000,000 (6.28 x 1018) electrones pasando por un punto en un segundo. Hay dos tipos de corriente: corriente directa (CD) y corriente alterna (CA). CORRIENTE DIRECTA La corriente directa es el flujo de electrones en una sola dirección ( La batería en el vehículo es una fuente de corriente directa. Esto es los electrones (corriente) siempre fluyen de la terminal positiva a través del circuito y regresan a la terminal negativa. La corriente siempre fluirá en la misma dirección cuando la batería este proporcionando corriente. Hay otro tipo de corriente conocido como corriente alterna (CA). 11 CORRIENTE ALTERNA Esta corriente es el flujo alterno de electrones en dos direcciones. Primero la corriente fluye en una dirección y después en la otra dirección. El generador del vehículo produce corriente alterna en sus devanados. El generador usa diodos para rectificar o cambiar la Corriente Alterna a Corriente Directa. Corriente alterna es el tipo de corriente que usted tiene en su casa. La corriente alterna puede ser considerada como una línea ondulada. Esta es llamada onda senoidal y luce como la figura 1- 12. Cuando hablamos de Corriente Alterna, FRECUENCIA es un termino importante que debemos entender (Figuras 1- 13 y 1- 14). Cuando la corriente viaja en una dirección y después en la otra dirección; esto es llamado un CICLO. Contando el número de veces en cada segundo en que la corriente a completado un ciclo, tendremos la FRECUENCIA del circuito. Cada vez que la corriente viaja en una dirección y después cambia viajando en otra dirección se cumple lo que conocemos como CICLO. Contando el número de ciclos 12 que se dan en un segundo tendremos la frecuancia del circuito. Los ciclos que se producen cada segundo (Ciclo por desegundo) son llamados HERTZ (Hz). La frecuencia de la Corriente Alterna en nuestros hogares es de 60 Hertz. En Europa, 50 Hz. es lo común. TEORIA DEL CIRCUITO La palabra "Circuito" tiene su raíz en la palabra "Circum" del latín, la cual significa ir alrededor (figura 1- 15). Webster define circuito como "una vía o línea por la cual fluye la corriente eléctrica'. Un sistema eléctrico esta hecho de CIRCUITOS. Un circuito es un sistema diseñado para realizar un trabajo específico. Por ejemplo el interruptor de la luz en su casa controla un circuito simple que enciende su foco. Los componentes básicos de un circuito completos son: 1.- Una Fuente de presión o voltaje. 2.- Un Dispositivo de Carga que usa la corriente (y proporciona resistencia). 3.- Un Camino Completo para que los electrones fluyan. Una vía por la cual los electrones vayan de la fuente a la carga y regresen a la fuente. Un dispositivo de carga puede ser una resistencia, un transistor, un motor eléctrico o cualquier cosa que utilice energía eléctrica incluyendo a un foco. 13 TEORIA DEL FLUJO DE LA CORRIENTE Hay dos métodos o teorías para describir el flujo de corriente en un circuito la Teoría convencional y la Teoría Electrónica. TEORIA CONVENCIONAL En 1830 se establece esta teoría, la cual fue elegida arbitrariamente. Esta teoría establece que el flujo de corriente circula saliendo de la fuente por el terminal positivo ( + ) pasa por la carga y regresa al terminal negativo (-) de la fuente (figura 1-16). 14 TEORIA ELECTRONICA En 1890 el italiano Lorenz reconcilio, todas las teorías contradictorias de la electricidad en lo que hoy es conocido como la Teoría Electrónica del flujo de corriente. Esta Teoría establece que el flujo de corriente circula saliendo de la fuente por el terminal negativo (-) pasa por la carga y regresa al terminal positivo ( + ) de la fuente (figura 1- 17) La Teoría Electrónica es justo lo opuesto a la Teoría Convencional. Si embargo ambas teorías son correctas por lo tanto cuando se discute el flujo de corriente lo importante es establecer cual de ellas vamos a aplicar. La teoría convencional es la teoría aceptada en aplicaciones automotrices y en trabajos electrónicos de circuitos de estado sólido. Por lo cual en este documento se utilizará la Teoría Convencional. 15 LEY DE OHM Conociendo cualquiera de éstas dos cantidades: Voltaje, amperaje, ohms; Es posible determinar fácilmente la tercera cantidad. Esto es hecho matemáticamente por medio de la ley de OHM (figura 1-18). La ley de OHM establece que "La corriente en un circuito es "directamente" proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito" FIGURA 1-18 LEY DE OHM V =IxR V I R I = I:R R = V:I La formula de la ley de OHM se expresa como: "La corriente es igual al voltaje, dividido por la resistencia" I = CORRIENTE V = VOLTAJE R = RESISTENCIA (FIGURA 1- 19) Cuando un VOLT es aplicado a un circuito con un OHM de resistencia, circulará una corriente de un AMPER. 16 APLICACION DE LA LEY DE OHM EN UN CIRCUITO SERIE: En un circuito serie que consiste de un resistencia de 4 ohms (4n) conectada a una batería de 12 volts. La corriente puede ser determinada por la ley de OHM. (Figural20) I =V:R= 12 : 4= 3AMPERES Otro circuito serie puede constar de una resistencia de 2 ohms y otra de 4 ohms, conectadas a una batería de 12 Volts. La palabra "Serie" se aplica a un circuito en el cual toda la corriente que fluye a través de una resistencia también fluye a través de las otras resistencias. ( Figura 121) El circuito serie se caracteriza por tres factores. a) La corriente a través de cada resistencia es la misma. b) La caída de voltaje en cada resistencia será diferente si el valor de la resistencia es diferente. c) La suma de las caídas de voltaje es igual al voltaje de la fuente 17 APLICACION DE LA LEY DE OHM EN UN CIRCUITO PARALELO Un circuito en paralelo se caracteriza por tres factores: a) El voltaje a través de cada resistencia es el mismo. b) La corriente a través de cada resistencia será diferente si el valor de la resistencia es diferente. e) La suma de las corrientes es igual a la corriente total del circuito. TABLA DE LA LEY DE OHM Fig. 1-23 VOLTAJES ALTO ALTO ALTO EL MISMO EL MISMO EL MISMO BAJO BAJO BAJO RESISTENCIAS BAJO EL MISMO ALTO BAJO EL MISMO ALTO BAJO ALTO EL MISMO AMPERAJES ALTO ALTO EL MISMO ALTO EL MISMO BAJO EL MISMO BAJO BAJO UNIDADES DE MEDICION ELECTRICAS 18 MEGA M RELACIOÓN CON LA UNIDAD BASICA 1.000.000 KILO K 1.000 MILI M .001 o 1/1.000 MICRO u .000001 o 1/1000000 PREFIJO SIMBOLO EJEMPLOS 8M (Megaohms)= 8.000.000 ohms 20 Kv(kilovolts)= 20.000 volts 30mv (milivolt) = .030 volts 42 A (microamper) NANO .000 000 001 31 V (nanovolts) PICO (micromicro) .000 000 000 001 21 F (picofaradio) 19 SISTEMA DE CARGA Un automóvil tiene muchos dispositivos eléctricos, tales como el sistema de arranque, luces, radio. etc. Estos dispositivos son operados por corriente eléctrica proveniente del acumulador y el generador. El generador es impulsado por una banda desde la polea del cigüeñal del motor. La cantidad de energía generada varía con las RPM del motor. Cuando la energía generada es menor en comparación con la carga, el acumulador se descarga dejando de servir como fuente de energía. Cuando es mayor, el generador sirve como fuente de alimentación y al mismo tiempo carga el acumulador. CONSTRUCCION El sistema de carga consiste principalmente de un alternador para cargar el acumulador y suministrar corriente a las partes eléctricas, y un regulador de voltaje para controlar la cantidad de carga. 1.- Alternadores - Los altemadores producen corriente alterna C. A., que se transforma en corriente continua C. C., mediante el empleo de rectificadores o "diodos". En general, en las espiras del inducido de los generadores de C. C. ya estudiados, se produce también C. A., que se transforma en C. C. al concurrir todas las espiras del inducido al colector, donde las escobillas la reciben como C. C. En estos generadores de C. C. gira el inducido, en el centro del campo magnético inductor, compuesto por dos, cuatro o seis polos. Los alternadores, en cambio, tienen las espiras *o inducido rijas en el estator y en su centro gira el campo magnético inductor, formado por uno o varios electroimanes. Producción de C. A,- Si al centro de la espira fija A (fig. 7-1), gira un imán con sus polos N y S, la espira queda sometida a la variación del flujo magnético 0 de líneas de fuerza B del imán, produciéndose una fuerza electromotriz o voltaje inducido y corriente eléctrica que enciende la ampolleta. Según las leyes del magnetismo y de la inducción, cuando el polo N está abajo, las líneas de fuerza suben de N a S, cargando positivamente la parte superior de la espira, por lo que la corriente eléctrica toma la direcci6n de las flechas, circulando por el exterior de la espira, del terminal positivo (+) al negativo (-). Cuando el imán está horizontal el voltaje inducido es «cero”. Sube su valor al máximo positivo cuando el imán se encuentra vertical, después de girar en 90º, 20 porque la espira corta el máximo de líneas de fuerza. Desde este punto baja el voltaje inducido en la espira, llegando a "cero" cuando el imán ha girado en 180º , encontrándose nuevamente horizontal, como m muestra en el gráfico anexo. Cuando el imán inductor gira hasta 270º, quedando con el polo N arriba, se invierte el sentido de las líneas de fuerza, que ahora bajan de N a S, por lo que el voltaje inducido en la espira es de sentido contrario o negativo, cargándose negativamente el terminal superior de la espira, por lo que la corriente eléctrica circulará en sentido contrario a la primera media vuelta del imán, encendiéndose también la ampolleta (fig. 7-2). De este modo, en' cada vuelta completa del imán, se induce C. A. en la espira fija al estator, de un voltaje máximo positivo (+) y de un máximo voltaje negativo (-). Los alternadores usados en automóviles modernos, tensión generalmente tres enrollados, cada uno de muchas espiras o vueltas de alambre de cobre aislado, para que el voltaje inducido sea apreciable. Cada uno de los enrollados se llama "fase". 21 22 2- Conexión en estrella y en triángulo. Cuando las tres fases A A’ B B' y C C' del inducido unen un terminal en un solo punto, estarán conectadas en estrella o "Y" (fig. 7-3). En este caso, entre los terminales *libres A y B; B y C; C y A, habrá un mismo voltaje V, que se mide en el voltímetro, indicado. en la figura. Otro tipo de conexión de las tres fases del inducido es el triángulo (fig. 7-5), que se emplea también en algunos automóviles. 3- Diodos rectificadores.- El diodo es un elemento que permite el paso de la corriente eléctrica en un solo sentido transformando la C. A. en CC. Se representan por una flecha que incide sobre una placa; la flecha indica la única direcci6n por la cual el diodo deja pasar corriente, que alimenta al acumulador y al circuito del automóvil. 23 Los diodos (fig. 7-6), se construyen de materiales especiales «semiconductores". Existen algunos elementos como el silicio, el germanio y otros, que en estado químicamente puro, o sea con una proporción máxima de una parte de impurezas por cada cien millones de silicio o de germanio puros, son muy buenos aislantes. Pero si se introduce en ellos unas pocas milésimas de otro elemento bien determinado y puro, como arsénico, indio o antimonio, dejan de ser aislantes, transformándose en semiconductores. Según, sea el elemento agregado se obtiene material del tipo P (aceptador de electrones) o del tipo N (donante o dador de electrones). Juntando el material P con el N la unión o diodo ofrece la notable propiedad de hacerse buena conductora en un sentido cuando la polaridad positiva se aplica a P y la negativa a N: esta unión o diodo resulta también estrictamente aislante cuando se aplica la polaridad y se aplica voltaje positivo a N y negativo P Los diodos con borne central positivo P (+), tienen el cátodo (-) conectado a la base de instalación en el marco portadiodos del alternador. Los diodos con borne central negativo N (-) tienen el ánodo (+) conectado a la base de instalación. Los generadores trifásicos emplean tres diodos P y tres N, como se indica en los distintos circuitos de alternadores. 4.- Campo inductor, Hasta aquí el rotor se ha considerado como un solo imán permanente, pero en realidad estos rotores tienen un electroimán, formado por piezas polares N y S, con una bobina de campo por la que circula C. C., que llega a las escobillas y anillos rozantes (figura 7-8), que refuerza el campo magnético inductor. Al girar el campo, se genera C. A. en los enrollados fijos del inducido. 24 Las piezas polares pueden ser cuatro, seis y hasta doce. Dos a seis N y dos a seis S. Los rotores de cuatro polos tienen muchas vueltas de papel de estaño, por donde circula corriente eléctrica C. C. que crea fuertes campos magnéticos. Los de doce polos tienen enrollados de alambre de cobre redondo. Cuando gira el campo bipolar N y S en el interior del inducido estático trifásico, con bobinas desfasadas a 1200, se obtiene el voltaje mostrado en la figura 7-9. En cada fase se produce una fuerza electromotriz alterna, con un desfase de 120º, que se superponen. :En los alternadores trifásicos se montan seis diodos, que rectifican las tres fases en de onda completa", esto es, rectifican ambas semiondas, la positiva y la negativa, dando como resultado una, corriente pulsatoria prácticamente constante. En la figura 7-10, se muestra la conexión de los seis diodos. Las flechas continuas indican el camino seguido en una fase por la corriente eléctrica durante la semionda positiva y las flechas de segmentos, el camino seguido durante la semionda negativa. 25 La figura 7-11, muestra la onda rectificada. Las líneas continuas indican las semiondas positivas y las de segmentos, las semiondas negativas. La figura 7-12, indica la conexión n de los dos diodos de un alternador monofásico en "doble onda", esto es, rectifican una semionda en cada uno de los devanados, obteniéndose una corriente pulsatoria, mostrada a la derecha de la figura 7-11. 5.-Descripción de un alternador.,- La figura 7-13 muestra un alternador de automóvil. Las cubiertas delantera y trasera son de aluminio, con los cojinetes adecuados. En la cubierta trasera van los seis diodos. Entre ambas cubiertas va montado el estator, hecho de acero blando estampado y remachado, para formar el núcleo, donde se montan las bobinas de las tres fases del inducido. Un extremo de cada fase está conectado a un diodo P y a uno N, como se vio anteriormente. Los otros extremos de las fases están unidos entre sí para formar la conexión en "Y". 26 A. Inducido- B. Bobinas de campo- C. Cojinete de bolas.- D. Piezas polares E- Ventiladores - F. Cojinete de polínes,- G. Anillos rozantes - H. Diodos. 27 SISTEMA DE ARRANQUE El sistema de arranque tiene las funciones siguientes: - Un motor parado no puede producir torque y girar por si mismo. Por ello, se adopta un sistema de arranque para girar el motor. - Este sistema de arranque generalmente usa un motor DC (corriente directa) que opera con el voltaje del acumulador. El motor gira cuando el interruptor de encendido se pone en la (posición ST). La fuerza de giro del motor de arranque es transmitida a través de su piñón hacia la cremallera del volante de inercia que está sujeto al cigüeñal, donde gira al motor para arrancarlo. - Cuando el motor arranca, se requiere una gran cantidad de torque para comprimir la mezcla de aire-combustible en los cilindros del motor, contrarrestar la resistencia viscosa del aceite del motor y proporcionar el torque de impulsión a las bombas, etc. Por lo tanto, un gran flujo de corriente (150A a 200A) debe pasar a través del motor de arranque; consecuentemente el acumulador debe estar totalmente cargado. 28 CONSTRUCCIÓN COMPONENTES Armadura(consta de un núcleo con devanados alrededor de el) Bobina de campo Escobillas y conmutador Interruptor magnético (solenoide) Piñon Embrague de giro FUNCIÒN Genera la fuerza de rotación y giro Genera un campo Magnético Entrega la corriente a la bobina de la armadura Conecta y desconecta la corriente al motor. Acopla el piñón con la cremallera del volante de inercia Transfiere las revoluciones del motor a la cremallera del volante de inercia Interrumpe el flujo de revoluciones del motor para protegerlo de daños causados por la operación aalta velocidad Algunos motores de arranque están equipados con unidades de reducción de velocidad para incrementar el par de rotación. Estos se usan frecuentemente en motores que requieren mayor capacidad de arranque o que son constantemente operados en áreas frías. 29 PRINCIPIOS DEL MOTOR (corriente directa) 1. Cuando la corriente fluye a través de un conductor, se producen líneas de fuerza magnéticas alrededor de ese conductor. La relación entre las direcciones de este flujo de corriente y las líneas de fuerza magnéticas producidas, se asemejan al movimiento de un tomillo con rosca derecha. Esto es, si la corriente se observa como si estuviera moviéndose en dirección a un tornillo que apunta hacia adelante, las líneas de fuerza magnética se pueden ver siguiendo la dirección en que gira el tornillo. 2. Cuando la corriente fluye a través de un conductor colocado en un campo magnético, las líneas de fuerza magnética se producen alrededor del conductor. Debajo del conductor, la dirección de las líneas de fuerza magnética es la misma que la del campo magnético, lo cual hace que las líneas de fuerza magnética se incrementen sumándose a ellas. Por el contrario, las líneas de fuerza magnética encima del conductor se neutralizan y por ello se reducen. Esta diferencia causa una fuerza que trabaja como si moviera el conductor hacia arriba. 3. En este caso, hay una relación precisa entre la dirección de las líneas de fuerza magnética, la dirección del flujo de corriente y el movimiento de conductor. Esto se llama regla de la mano izquierda de Fleming. Dicha regla indica que si el dedo pulgar, el dedo índice y el anular de la mano izquierda se abren en ángulos rectos entre si, el dedo pulgar apuntará en dirección del movimiento del conductor, el índice en dirección de las líneas de fuerza magnética y el dedo anular en dirección del flujo de corriente. 30 COMPONENTES Bobinas de campo FUNCIÓN Un devanado alrededor del núcleo de la bobina magnetiza el núcleo cuando la corriente fluye a través de él Núcleos de la bobina Un polo magnético que produce un campo magnético Bobina de la armadura Genera la fuerza de giro cuando la corriente fluye a través. Gira junto con la bobina Núcleo de la armadura Un núcleo de hierro embobinado alrededor de la armadura.Gira junto con la bobina Conmutador Gira con el núcleo de la armadura y la corriente fluye desde el acumulador a la bobina de la armadura. También cambia la dirección del flujo de la corriente conforme gira el motor Escobilla Hace contacto con el conmutador a fin de suministrarle corriente De acuerdo con la regla de la mano izquierda de Fleming, la parte derecha del conductor es empujada hacia arriba y la parte izquierda hacia abajo. Con lo que se produce una fuerza de giro alrededor del núcleo de la armadura, lo que hace que las bobinas de la armadura, el núcleo y el conmutador giren como una unidad. Cuando el motor gira como se muestra en la figura de la derecha, el conmutador cambia la dirección de la corriente que fluye a través del conductor. Esto hace que la fuerza trabaje en una dirección y como resultado el motor gire de manera intermitente. Se usan diversos métodos para conectar la bobina de la armadura y las bobinas del campo dependiendo del desempeño que se requiera del motor. En los motores de arranque automotrices, generalmente se usa un circuito de cableado llamado tipo embobinado en serie. En este circuito de cableado en particular, las bobinas del campo y la bobina de la armadura están conectadas en serie como se muestra a continuación. 31 32 33 ARRANQUE Delco Remy .- Los motores de arranque con solenoide incorporado, funcionan de- la siguiente forma :Cuando se lleva la llave de contacto a la segunda posición, circula corriente eléctrica por los enrollados del solenoide, atrayendo el núcleo de - hierro el que - lleva a la horquilla y al piñón a engranar con la cremallera del volante. Los dientes tienen entrada biselada y con el resorte del mecanismo, permiten el engrane - suave del piñón con la corona, aunque no estén coincidiendo casualmente los dientes.: Una vez que el piñón entra totalmente, el núcleo del solenoide se corre a la derecha, acciona la placa que une los contactos, permitiendo'e1 paso de la alta intensidad de corriente de la batería al arranque, que hace girar a la cremallera del volante del motor -a explosión, para su puesta en marcha. 1. Interruptor de partida.- 2. Enrollados.- 3. Tomillo contacto, 4. Placa contacto, S. Escobilla a masa.- 6. Colector del inducido.- 7 y S. Escobilla aislada y cable al inducido.- 9 y 10. Espira y rotor.- 11. Cable de campos-- 12. Embrague del eje al piñón.- 13. Piñón de accionamiento a la cremallera del volante del motor- 14. Horquilla de desplazamiento del embrague y piñón. 34 En tanto parte el motor, se suelta la llave de contacto, con lo que el solenoide corta la corriente del arranque y retira el p íi6n.- Este recibe rotación del arranque mediante el embrague de rueda libre, el que tiene un mecanismo interior que impide que sea arrastrado el motor de arranque, después que ha partido el motor a explosión. TRANSMISION DEL MOVIMIENO GIRATORIO En el tipo no reductor, un piñón está fijado a la flecha de la armadura del motor de arranque. En el tipo reductor, el piñón está fijado a la flecha del engrane reductor. Las revoluciones del motor se transmiten al motor por el endentado del piñón con la cremallera en la circunferencia del volante de inercia del motor. MOTOR DE ARRANQUE Y ENGRANE REDUCTOR Algunos motores de arranque tienen un engrane reductor entre el piñón y el motor para proporcionar mayor torque de impulsión. 35 Este tipo de motor de arranque se usa en los motores a diesel que requieren mayor cantidad de torque para arrancar y en motores destinados a usarse en clima frío. Existen dos tipos de engranes reductores; uno que usa un engrane externo y el otro que usa un engrane interno (planetario). El tipo planetario tiene la ventaja de que es de tamaño pequeño, ya que la excentricidad entre el motor y la flecha del piñón es menor. 36 FUNCION DEL INTERRUPTOR MAGNETICO El interruptor magnético funciona como un relevador; interrumpe y establece electromagnéticamente un circuito a través del cual la corriente fluye al motor. También funciona para endentar el piñón con la cremallera. La tabla siguiente muestra los componentes del interruptor magnético y sus funciones. PARTES Núcleo Bobina en serie y embobinado en derivación Contactos Palanca de cambio u horquilla Resorte de retorno FUNCIÓN Se convierte en electroimán para desplazar el embolo Genera magnetismo y magnetiza el núcleo Conecta los terminales B y M para que la corriente fluya al motor Empuja al piñón para que engrane con la cremallera Regresa el embolo a su posición original Cuando el interruptor de encendido retorna a la posición "ON", el electroimán del interruptor magnético se desmagnetiza y el émbolo regresa a su posición original por la fuerza del resorte de retorno. Así, el piñón se desacopla de la cremallera y regresa a su posición original. 37
