Introducción
La batería alimenta todo el sistema eléctrico de un coche. La batería debe estar cargada para facilitar todas las operaciones. Se utilizan en autobuses, equipos de construcción, equipos agrícolas y camiones. Los consumidores deben comprender la importancia de los alternadores de gran potencia. Están diseñados para suministrar una corriente elevada, permanecer intactos durante más tiempo y proporcionar una potencia constante incluso en condiciones climáticas extremas. Mientras tanto, los modelos ligeros son incapaces de hacerlo. Los modelos para carga pesada existentes pueden fabricarse con potencias de 150A a 500A, y pueden fabricarse otras personalizadas con potencias de hasta 600 A.
Este artículo le informará sobre los alternadores de gran potencia. Poseen una capacidad excepcionalmente alta para realizar trabajos de alto voltaje en automóviles y máquinas pesadas.
Principios básicos de los alternadores
El funcionamiento de los alternadores se basa en las leyes de la física. La inducción electromagnética es el principio básico implícito en el funcionamiento de un alternador.
- El movimiento magnético se genera por rotación mecánica.
- La corriente alterna (CA) es el resultado del movimiento magnético.
- La corriente continua (CC) se produce a partir de la CA con un rectificador.
- La alimentación de CC alimenta las cargas eléctricas del vehículo y la batería.
Para hacer funcionar el sistema eléctrico del camión. Se necesita una alternativa, un alternador de alta resistencia. Para un alternador estándar, el rango de tensión es 13V-14V. Uno de gran potencia tiene una tensión de sistema de 20- 40V. Para evitar la sobrecarga, la infracarga y los defectos eléctricos, se requiere una tensión constante.
Puntos clave de la actualización de los alternadores para vehículos pesados
Hay ciertas mejoras en un alternador de servicio pesado. Estos alternadores se diferencian de los normales en los siguientes aspectos:
- Tienen mayor salida de corriente, normalmente 23 veces o más que en los modelos ligeros.
- El diámetro de las bobinas de cobre es mayor de lo habitual. Esto ayudará a soportar grandes corrientes eléctricas.
- Cojinetes reforzados, frecuentemente diseñados para 10.000+ RPM.
- Mejor refrigeración, como ventiladores internos dobles o conductos externos.
- Rectificadores de alto rendimiento, capaces de funcionar a 200A-600A.
- Termorreguladores inteligentes con control multietapa. Los alternadores para servicio pesado tienen reguladores inteligentes con compensación de temperatura.
- Disponen de carcasas resistentes a las vibraciones, el calor y el polvo.
Desglose de la estructura interna
Las piezas y los ajustes de los alternadores de gran potencia son los siguientes:
Carcasa delantera y carcasa trasera
La carcasa alternativa está construida con aleación de aluminio. Su función es sujetar los componentes del alternador. Cumple tres funciones:
| Vivienda | Función |
| Carcasa frontal | La carcasa frontal proporciona el soporte estructural.
La polea unida al cigüeñal se conecta aquí a los puntos de montaje. El ventilador está situado en la carcasa delantera. |
| Vivienda rara | La rara carcasa de la parte trasera protege el conjunto de los anillos colectores, el rectificador y las escobillas.
Proporcionan puntos de montaje para el rectificador y las escobillas. La rara carcasa cuenta con un excelente sistema de ventilación de refrigeración. |
Rotor
El núcleo magnético giratorio se denomina rotor. Contiene:
- Un pozo
- Conjuntos de campo de pinza
- Bobinados de campo
- Anillos rozantes
En el alternador de gran potencia de un vehículo, el proceso se inicia con corrientes de excitación de 2 A a 5 A, y el rotor genera un campo magnético. Este campo magnético atraviesa el estator mientras gira a 2.000 -10.000 RPM, creando tensión alterna.
Estator
El estator es el conjunto de bobinado estacionario. Normalmente funciona Devanados trifásicos en una conexión en Y, de cobre. Las características clave incluyen:
- Laminados de alta frecuencia
- Aislamiento térmico para 200 °C.
- El cable de alta corriente es pesado.
El estator transforma el flujo magnético giratorio en tensión alterna. Ayuda a producir De 50 V a 120 V CA, ...rectificado a altas RPM.
Rectificador
El rectificador utiliza 6-12 diodos; el número varía en función del diseño. Se encarga de transformar CA a CC. Los rectificadores de alta resistencia utilizan:
- Diodos con alto amperaje de 100A y 150A
- Disipadores de calor para refrigeración.
- Inmunidad electrostática para evitar picos de tensión.
Un fallo del rectificador puede hacer que el alternador no produzca potencia o que descargue la batería.
Regulador de tensión
Como su nombre indica, mantiene la tensión en un alternador. Mantiene la tensión del sistema del alternador en aproximadamente 14,5V-14,8V. En el caso de un alternador para servicio pesado, este rango de tensión puede alcanzar los 40 V. Los reguladores modernos para servicio pesado proporcionan:
- Compensación de temperatura
- Control de la respuesta de la carga
- Excitación de arranque suave
Comparación y contraste del diseño con escobillas/sin escobillas
| Alternadores con escobillas | Pros | Contras |
| Los alternadores con escobillas de carbón utilizan escobillas de carbón para suministrar corriente al rotor a través de anillos colectores.
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Asequible
Diseño sencillo Fácil de reparar
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La escobilla se desgasta cada 80.000-150.000 km.
Posibles chispas Más mantenimiento
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| Alternadores sin escobillas | ||
| Los sistemas sin escobillas no tienen contacto físico.
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Bajo mantenimiento
Mayor eficacia Mayor nivel de rendimiento a altas RPM.
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Mayor coste
Construcción más compleja
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Sistema de refrigeración
La preocupación más importante de los alternadores es el calor. Las unidades de servicio pesado utilizan:
- Ventiladores internos dobles
- Ventanas de ventilación más grandes
- Canales de flujo de aire de alta velocidad
- Algunos modelos industriales tienen conductos externos.
Un sistema de refrigeración adecuado mantiene la temperatura por debajo de 120 °C, prolongando la vida útil del diodo y garantizando que la salida se mantenga constante a la potencia nominal.
Proceso de trabajo paso a paso
| Pasos | Proceso de trabajo |
| En el primer paso, el motor hace girar la polea. | El cigüeñal del motor del vehículo hace girar la polea del alternador en una relación de 2:1 o 3:1. |
| Después, el rotor ocupa el campo magnético. | En la siguiente etapa, el regulador aplica de 2 a 5 A de corriente a los bobinados del rotor. El rotor se convierte en un electroimán. |
| En el tercer paso, el rotor genera flujo magnético. | En un vehículo pesado, se produce una tensión trifásica de CA mediante un campo magnético variable. Los polos magnéticos circulan por los bobinados de los estatores a medida que gira el rotor. |
| Cuarto paso, ponerse en marcha cuando un estator produce una salida de CA. | La tensión alterna de un alternador de gran potencia oscila entre 30 V y 60 V. |
| Conversión de CA a CC. | El usuario debe comprender que las ondas de CA se rectifican mediante diodos, que permiten que la corriente fluya en una dirección, produciendo una CC suave. |
| Después, el regulador de tensión modifica la producción. | Con tensiones inferiores a 22 V, aumenta la corriente del rotor. Cualquier tensión superior a 24 V reduce la excitación.
El regulador de tensión de un alternador de gran potencia puede regular las tensiones de 75 V a 260 V. |
| En el vehículo, la energía es suministrada por las baterías. | La salida de CC (normalmente 100 A-500 A) alimenta la batería y los accesorios. |
| El sistema de refrigeración gestiona el calor durante el proceso. | Para mantener la carcasa a temperaturas seguras, los ventiladores internos hacen circular el aire. |
Conclusión
Cuando se utiliza en un vehículo, se requiere un alternador de gran potencia. Es un generador de alta velocidad diseñado para ser fiable y eficiente. El usuario debe tener en cuenta que deben utilizarse bobinados más refinados, una refrigeración superior y materiales de mayor calidad. Los alternadores para servicio pesado pueden soportar cargas elevadas de forma sostenida. Funcionarán con un sistema eléctrico de 40-60 V para lograr el mismo objetivo: proporcionar una fuente de alimentación constante y fiable para todas las necesidades eléctricas y electrónicas de la maquinaria comercial pesada. Tendrán una estructura y un proceso de trabajo que ayudarán a diagnosticar averías, mejorarán el mantenimiento y garantizarán una larga vida útil.