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Una toma de corriente auxiliar de automóvil (también conocida como encendedor de cigarrillos de automóvil o toma de corriente auxiliar [1] ) en un automóvil fue diseñada inicialmente para alimentar un encendedor de cigarrillos calentado eléctricamente , [1] pero se convirtió en un conector de CC estándar de facto para suministrar energía eléctrica para accesorios portátiles utilizados en o cerca de un automóvil directamente desde el sistema eléctrico del vehículo. Estos incluyen cargadores de teléfonos móviles , ventiladores de refrigeración , refrigeradores portátiles, bombas de aire eléctricas e inversores de potencia . [1]
En la mayoría de los vehículos hay al menos una toma de corriente. Algunos vehículos pueden tener más tomas de corriente: normalmente una para los pasajeros delanteros, una para los pasajeros traseros y una para el maletero.
El voltaje de la toma de corriente suele rondar los 12 V CC y puede elevarse entre 13,5 V y 15 V cuando el motor está en marcha. En los camiones , el voltaje de la toma de corriente puede rondar los 24 V CC.
El circuito de alimentación de 12 V está protegido por un fusible de automóvil , que suele tener una capacidad nominal de entre 10 y 20 amperios y que proporciona entre 120 y 240 vatios de potencia. Los electrodomésticos grandes, como los secadores de pelo o las tostadoras, consumen demasiada energía como para ser alimentados desde una toma de corriente auxiliar. Si se conecta directamente en lugar de a través del encendido, una batería de automóvil vacía se puede cargar a través de la toma de corriente desde una fuente de alimentación externa, lo que es más conveniente, aunque más lento, que las corrientes admitidas a través de las pinzas eléctricas en la batería del automóvil. [2]
El encendedor eléctrico fue inventado y patentado a principios de la década de 1880 por el inventor suizo-austriaco Friedrich Wilhelm Schindler . [3] En la década de 1890, estas herramientas se vendían como encendedores eléctricos ( Cigarrenanzünder , más tarde Zigarrenanzünder ) en los principales catálogos de los almacenes alemanes. [ cita requerida ] Antes de la Gran Depresión , los cigarrillos superaron a los puros en ventas, y se los conoció más popularmente como "encendedores de cigarrillos", aunque han seguido teniendo el diámetro de un puro estándar de 21 milímetros (0,83 pulgadas), o un calibre de anillo 52 .
En 1921, se concedió a Morris la patente estadounidense 1.376.154 para un encendedor denominado "inalámbrico" o "sin cable" con un elemento extraíble. El encendedor se calentaba en el casquillo y luego se retiraba manualmente para su uso después de un intervalo de tiempo adecuado. [4]
En Estados Unidos, los encendedores empezaron a aparecer en algunos modelos entre 1925 y 1926 y en la década de 1950 se convirtieron en un elemento estándar. [5]
En 1928, la Connecticut Automotive Specialty Company (Casco) de Bridgeport patentó su versión de encendedor de cigarrillos para automóviles, que utilizaba un cable y un carrete. [6] En los encendedores de tipo carrete, la unidad de encendido estaba conectada a una fuente de corriente mediante un cable que se enrollaba en un tambor de resorte de modo que la unidad de encendido y el cable pudieran retirarse del zócalo y usarse para encender un cigarro o un cigarrillo. A medida que el enchufe extraíble se devolvía al zócalo, los cables se enrollaban nuevamente en él. El circuito se cerraba presionando un botón o retirando el encendedor de su zócalo. [4]
El moderno encendedor V-Coil para automóviles extraíble "automático" fue desarrollado por Casco en 1956, [6] por lo que recibió la patente estadounidense 2.959.664 , expedida en 1960.
Los conectores y los enchufes correspondientes se definen en la especificación ANSI/SAE J563 [7] . Para los sistemas de 12 voltios, el contacto central es el terminal positivo y la carcasa es el terminal negativo. La mayoría de los automóviles conectan el terminal negativo al chasis del vehículo (conexión a tierra negativa).
Los conectores para automóviles de 12 voltios están fabricados para cumplir con una norma de seguridad de Underwriters Laboratories . La UL2089 se desarrolló para cubrir los requisitos de los adaptadores portátiles con capacidad nominal de 24 V CC o menos que están destinados a ser alimentados desde el sistema eléctrico alimentado por batería de un vehículo. Los productos cubiertos por la norma incluyen conjuntos de cables de un enchufe que se acopla al receptáculo estándar para encendedores de cigarrillos que se encuentra en los automóviles.
Los enchufes suelen incluir un indicador LED de luz piloto para indicar que hay energía eléctrica conectada. Opcionalmente, el enchufe puede estar equipado con un fusible interno para seguridad eléctrica, normalmente de 10 amperios o menos. [ cita requerida ] En algunos diseños, la punta del enchufe puede desenroscarse para revelar un fusible de vidrio cilíndrico; otras variantes pueden utilizar un fusible tipo cuchilla insertado en el costado o la parte posterior del enchufe.
El encendedor es un cilindro de metal o plástico que contiene una delgada bobina plana de tira de metal de nicromo , a través del cual pasa una alta corriente (≈10 amperios ) cuando se activa el dispositivo, generalmente empujándolo hacia el zócalo como si fuera un pulsador . Cuando se empuja, el encendedor se mantiene contra la fuerza de un resorte mediante un clip unido a una tira bimetálica . [8] El elemento calefactor se ilumina de color naranja en segundos, lo que hace que la tira bimetálica se doble y libere el mecanismo. El mango salta, eliminando la necesidad de que el usuario cronometra la operación de calentamiento. Si luego se retira rápidamente el encendedor de su zócalo, puede encender un cigarrillo, un puro o yesca .
Una característica común de los coches italianos de los años 60 y 70, como los Alfa Romeo y Ferrari, es el encendedor Brico Pram, que se diferencia de los diseños convencionales en que el encendedor no sobresale para poder sacarlo y encender un cigarrillo, aunque visualmente se parece al diseño tradicional. En su lugar, el centro del encendedor presenta una abertura cónica para que el usuario introduzca un cigarrillo hasta que toque el elemento calefactor; luego, se presiona el borde del mango hacia abajo para activar el encendedor; el elemento calefactor enciende el cigarrillo y desconecta el circuito con un pitido audible una vez que se alcanza la temperatura deseada, como en un encendedor convencional. La ventaja de este diseño es la seguridad, ya que el elemento calefactor al rojo vivo no se puede dejar caer accidentalmente sobre el regazo de un ocupante. Aun así, elimina la posibilidad de sacar el encendedor para utilizar el receptáculo como toma de corriente y tampoco permite encender puros, ya que la abertura no es lo suficientemente grande.
En los automóviles más nuevos, el enchufe está equipado con una cubierta de plástico sin el elemento calefactor del encendedor. [9] Sin embargo, el enchufe ha sido reutilizado y continúa utilizándose para alimentar dispositivos electrónicos de consumo en vehículos. [10] A menudo, un vehículo puede venir con varios enchufes para mayor comodidad, algunos en el área de pasajeros traseros del vehículo o incluso en el área de carga, para alimentar dispositivos portátiles. Estos enchufes generalmente tienen una tapa de plástico atada a ellos y generalmente están etiquetados como solo para alimentación de CC, porque no están diseñados para soportar el calor producido por un encendedor eléctrico.
El uso de receptáculos para encendedores de cigarrillos para suministrar energía de 12 voltios de CC es un ejemplo de compatibilidad con versiones anteriores de un estándar de facto . Como conector de alimentación, el receptáculo para encendedor es más grande, más difícil de usar y menos confiable que otros conectores de CC [ cita requerida ] . Los receptáculos para encendedores de cigarrillos se usan ampliamente en muchos vehículos de carretera y algunos barcos. Los receptáculos para encendedores de cigarrillos portátiles unidos a cables y pinzas de cocodrilo para la conexión directa a las baterías de los automóviles están disponibles para uso temporal. En los vehículos más nuevos, también se pueden proporcionar uno o más conectores USB . Además, en los automóviles más nuevos, la salida de energía del enchufe del encendedor es tan confiable que puede cargar computadoras portátiles, sin ningún problema de voltaje.
Los enchufes de CC de 12 voltios estandarizados para automóviles están definidos en los Estados Unidos por la Norma UL 2089 sobre adaptadores de batería para vehículos. Esta norma cubre los enchufes y los juegos de cables que se insertan en los receptáculos del encendedor de cigarrillos. En Europa, los enchufes y tomas de corriente de 12 voltios no están especialmente regulados y no requieren aprobaciones para la marca CE . [ cita requerida ]
El enchufe macho se utiliza a veces para suministrar energía a un vehículo para recargar su batería porque normalmente no tiene circuitos reguladores entre la toma de corriente y la batería del coche. Por ejemplo, los mantenedores de batería solares portátiles generalmente se conectan a la batería de un vehículo de esta manera. Los cargadores de mantenimiento también se conectan a veces de esta manera, eliminando la necesidad de dejar abierto el capó del vehículo, así como la posibilidad de polaridad invertida. La mayoría de los coches actuales están diseñados con un sistema de puesta a tierra negativo de la batería y, por tanto, tienen una distribución de energía positiva de +12 V. En tal caso, el pin central de un enchufe/toma será de +12 V CC y la carcasa exterior de 0 V. Aunque la polaridad no es un problema para un encendedor de cigarrillos, es prudente verificar la correcta coincidencia de polaridades al conectar otros tipos de accesorios.
En algunos modelos, la salida del encendedor de cigarrillos no recibe energía cuando se quita la llave de encendido y no es posible cargar, aunque la modificación de la caja de fusibles puede permitir desbloquear la salida de energía continua, estableciendo un circuito paralelo desde una ranura de fusible con energía continua a través de un conector "piggyback". [11]
Dado que el enchufe del encendedor de cigarrillos se diseñó originalmente solo para calentar el encendedor, reutilizar estos enchufes como conectores de alimentación genéricos puede generar muchos problemas. Además de los problemas con las dimensiones físicas parcialmente compatibles, los enchufes pueden vibrar y salirse del enchufe en condiciones normales de conducción debido a una mala retención. Además, ha habido informes de puntas de enchufe derretidas debido a un mal contacto y la generación de calor por la resistencia óhmica .
Un segundo problema es que la potencia nominal de "doce voltios" en los automóviles fluctúa ampliamente. La toma de corriente está conectada directamente al sistema eléctrico del automóvil. El voltaje real, que coincide con el voltaje de la batería del automóvil, será de aproximadamente 12,5 voltios cuando está inactivo (menos en condiciones de frío), aproximadamente 14,5 voltios cuando el motor y el alternador/generador están en funcionamiento (más cuando hace frío), y puede caer brevemente hasta 5-6 voltios durante el arranque del motor debido al alto uso temporal de corriente de la batería. [12] Cuando se utilizan, los convertidores de CC a CC generalmente compensan las pequeñas fluctuaciones, pero es posible que no se disponga de energía confiable sin una fuente de alimentación ininterrumpida alimentada por batería independiente .
En raras ocasiones, pueden producirse casos más extremos de fluctuación de voltaje cuando se desconecta la batería del automóvil mientras el motor está en marcha o cuando el automóvil recibe un arranque auxiliar . Cuando la batería se desconecta mientras el motor está en marcha, su efecto de suavizado de voltaje (similar a los condensadores ) no está disponible y un transitorio de descarga de carga puede producir voltajes muy altos ya que el regulador de voltaje incorporado ha estado controlando la corriente de campo del alternador para cargar la batería del vehículo y, aunque intentará reducir la corriente de campo para mantener constante el voltaje de salida, el devanado de campo es altamente inductivo y establecer la corriente a su nuevo valor lleva varios cientos de milisegundos, durante los cuales el voltaje de salida del alternador superará su valor previsto. El transitorio de descarga de carga también puede arruinar los diodos del alternador al superar su voltaje de ruptura. Un automóvil que recibe un arranque auxiliar de un camión puede estar sujeto a un sistema eléctrico de 24 V utilizado en algunos vehículos. [13] Además, algunos conductores de grúas realizan un "arranque auxiliar con doble batería" en climas fríos. [14]
Los equipos destinados a ser alimentados por el receptáculo deben tener en cuenta el contacto intermitente y los voltajes fuera de los 12 V CC nominales , como el voltaje máximo de 9 a 16 V de forma continua o el voltaje máximo de 20 V que dura 1 hora , 24 V que dura 1 minuto y 40 V que dura 400 ms . [15] Un ejemplo de tolerancia de las clasificaciones de los componentes de protección es de +50 a −60 V CC . [16] Los equipos robustos deben tolerar temperaturas que varíen entre −40 y +85 °C (−40 y 185 °F), además de una posible alta humedad y condensación de agua. [15]
para sistemas de 14 V se especifica en 24 V, lo que representa una condición de arranque con batería doble.
de OV
en estado estable
es el arranque con batería doble, que se produce cuando una
grúa
u otro personal de servicio utiliza 24 V para arrancar con batería un vehículo averiado o cargar una batería descargada. El requisito típico de prueba
del OEM
para esta condición es de aproximadamente 24 V durante dos minutos. Algunos sistemas relacionados con la seguridad y la gestión del motor deben funcionar en estas condiciones.
