Un alternador es un tipo de generador eléctrico que se utiliza en los automóviles modernos para cargar la batería y alimentar el sistema eléctrico cuando el motor está en marcha.
Hasta la década de 1960, los automóviles utilizaban generadores de dinamo de CC con conmutadores . A medida que los rectificadores de diodos de silicio se hicieron ampliamente disponibles y asequibles, el alternador reemplazó gradualmente a la dinamo. Esto se vio alentado por la creciente energía eléctrica requerida por los automóviles en este período, con cargas cada vez mayores provenientes de faros más grandes, limpiaparabrisas eléctricos, ventanas traseras con calefacción y otros accesorios.
La mayoría de los vehículos de pasajeros y camionetas ligeras utilizan alternadores con construcción de campo Lundahl o "poste de garra". Utiliza un núcleo de hierro moldeado en el rotor para producir un campo multipolar a partir de un devanado de una sola bobina. Los polos del rotor parecen dedos de dos manos entrelazados entre sí. La bobina está montada axialmente dentro de este y la corriente de campo es suministrada por anillos colectores y escobillas de carbón. Estos alternadores tienen sus devanados de campo y estator enfriados por un flujo de aire axial, producido por un ventilador externo conectado a la polea de la correa de transmisión. [1]
Los alternadores modernos suelen utilizar un diseño "compacto" que da como resultado una mejor refrigeración. En este diseño, la carcasa tiene ranuras de ventilación radiales distintivas en cada extremo y ahora encierra el ventilador. Se utilizan dos ventiladores, uno en cada extremo, y el caudal de aire es semirradial, entrando axialmente y saliendo radialmente hacia el exterior. [2] Los devanados del estator ahora constan de una banda central densa donde el núcleo de hierro y los devanados de cobre están estrechamente empaquetados, y bandas finales donde los devanados están más expuestos para una mejor transferencia de calor. La menor separación entre el núcleo y el rotor mejora la eficiencia magnética. Los ventiladores cerrados, más pequeños, producen menos ruido, especialmente a velocidades más altas de la máquina. [2] Sin embargo, una pequeña proporción de automóviles utiliza un alternador refrigerado por agua en lugar de un diseño refrigerado por aire.
Los vehículos más grandes a veces utilizan un alternador de polo saliente , como el que se utiliza en maquinaria grande. [3] Las versiones sin escobillas de este tipo de alternadores también son comunes en maquinaria más grande, como camiones de carretera y maquinaria de movimiento de tierras.
Los devanados de un alternador trifásico se pueden conectar utilizando la configuración del régimen de conexión delta o estrella ( estrella ). [4]
La eficiencia de los alternadores de automóviles está limitada por la pérdida de enfriamiento del ventilador, la pérdida de cojinetes, la pérdida de hierro, la pérdida de cobre y la caída de voltaje en los puentes de diodos. La eficiencia se reduce drásticamente a altas velocidades debido principalmente a la resistencia del ventilador. A velocidades medias, la eficiencia de los alternadores actuales es del 70% al 80%. [5]
El tipo moderno de alternadores de vehículos se utilizó por primera vez en aplicaciones militares durante la Segunda Guerra Mundial , para alimentar equipos de radio en vehículos especializados equipados para conexión inalámbrica . Después de la guerra, otros vehículos con altas demandas eléctricas, como ambulancias y radiotaxis, también podrían equiparse con alternadores opcionales. [6]
Los alternadores fueron introducidos por primera vez como equipo estándar en un automóvil de producción por Chrysler Corporation en el Valiant en 1960, varios años antes que Ford y General Motors . [6] [7]
Algunos de los primeros automóviles, como el Ford Modelo T , utilizaban un tipo diferente de sistema de carga: un magneto impulsado por un motor que generaba corriente alterna de bajo voltaje que se suministraba a las bobinas vibratorias , que proporcionaban el alto voltaje necesario para generar chispas de encendido. (Esto era diferente de un magneto de encendido verdadero , que genera alto voltaje directamente). Dado que dicho sistema magneto solo dependía del movimiento del motor para generar corriente, podría usarse incluso al arrancar un motor con arranque manual, siempre que se tirara bruscamente de la manivela. , para que el magneto produzca suficiente corriente para que las bobinas produzcan buenas chispas.
El Modelo T incorporó su magneto en el volante del motor. El primer Modelo T utilizó el magneto únicamente para el encendido de la bobina vibratoria. A partir del año modelo 1915, Ford añadió faros eléctricos, también accionados por magneto. [8] [9] El circuito magnético era estrictamente de CA, sin batería incluida. (Había un interruptor en las bobinas de encendido para usar una batería, lo que podría ser útil al arrancar en climas fríos, pero Ford no proporcionó una batería ni fomentó el uso de una antes de introducir un arranque eléctrico en 1919. El propietario Tendrían que instalar la batería ellos mismos y cargarla externamente).
A partir del año modelo 1919, Ford actualizó el Modelo T para incluir un arranque eléctrico, que era estándar para algunos modelos y opcional para otros. Esta instalación de arranque también incluía una batería, cargada por una dinamo convencional, y las luces ahora funcionaban con la batería. Sin embargo, el magneto del volante todavía alimentaba el encendido y, dado que los modelos sin motor de arranque no tenían batería, continuaron usando luces alimentadas por magneto. [10] [11]
Otra "primicia" de Chrysler... el nuevo y sorprendente alternador
