Elect. Automotriz

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 CUÁNDO SE PRODUCE LA ELECTRICIDAD La electricidad es producida cuando los electrones se liberan de sus átomos. Los electrones mas alejados de la fuerza de atracción del núcleo son los que pueden liberarse mas fácilmente, al aplicar suficiente fuerza o energía a un elemento o material, los electrones pueden liberarse. Esta energía se distribuye en cantidades iguales entre todos los electrones que se encuentran en la última capa de valencia (electrones de valencia). Por lo tanto para una cantidad de energía determinada, mientras más electrones de valencia haya. Menor será la energía que mueva a cada electrón. Esta característica divide a los elementos por su capacidad eléctrica en: Conductores, Semiconductores y Aislantes. CONDUCTORES Son los encargados de transportar el amperaje o los electrones por todo un circuito eléctrico, el diámetro de estos es proporcional a la capacidad de corriente que soportan es decir un cable delgado soporta poco amperaje y un cable con un calibre mayor soporta mas cantidad de corriente. Debemos de considerar que luego de 15 años de uso un ramal eléctrico puede ser sujeto a varias fallas entre las cua les podemos mencionar · Falsos contactos · Corrosión · y muchos factores que pueden aumentar el valor óhmico afectando el buen funcionamiento de un circuito eléctrico

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CUÁNDO SE PRODUCE LA ELECTRICIDAD

La electricidad es producida cuando los electrones se liberan de sus átomos. Loselectrones mas alejados de la fuerza de atracción del núcleo son los que pueden liberarsemas fácilmente, al aplicar suficiente fuerza o energía a un elemento o material, los

electrones pueden liberarse. Esta energía se distribuye en cantidades iguales entre todos loselectrones que se encuentran en la última capa de valencia (electrones de valencia). Por lotanto para una cantidad de energía determinada, mientras más electrones de valencia haya.Menor será la energía que mueva a cada electrón. Esta característica divide a los elementospor su capacidad eléctrica en: Conductores, Semiconductores y Aislantes.

CONDUCTORES

Son los encargados de transportar el amperaje o los electrones por todo un circuitoeléctrico, el diámetro de estos es proporcional a la capacidad de corriente que soportan

es decir un cable delgado soporta poco amperaje y un cable con un calibre mayorsoporta mas cantidad de corriente.Debemos de considerar que luego de 15 años de uso un ramal eléctrico puede sersujeto a varias fallas entre las cuales podemos mencionar

·  Falsos contactos·  Corrosión·  y muchos factores que pueden aumentar el valor óhmico afectando el buen

funcionamiento de un circuito eléctrico

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 AISLANTES

Para aislar un circuito eléctrico de otro es necesario que cada uno de loscables este aislado o que eléctricamente no tenga ninguna ralacion con otro circuito, enel automóvil para poder identificar cada uno de los cables en cada circuito, se emplea

una codificación por colores por lo general en Ingles por el formato de lainformación técnica, por ejemplo:la identificación de un cable verde/ azul, significa que el color que predomina es el

color verde y que esta trazada una línea color azulpor otro lado cuando hacemos alguna reparación o simplemente damos servicio alsistema eléctrico del automóvil aislamos con una cinta especial los empalmes uniones ysoldaduras

SEMICONDUCTORES

Así como en nuestra vida cotidiana, también en el automóvil la electrónica estaformando parte fundamental en todos sus sistemas, todos los componentes electrónicossu materia prima son los materiales semiconductores.

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En el automóvil predominan dos tipos de materiales semiconductores bases

• Silicio

• Germanio

Dada la combinación de estos dos podemos obtener dos tipos de semiconductores

Semiconductores tipo P  Los semiconductores tipo P se producen agregando impurezas con 3 electrones en su capa externa (

átomos trivalentes) como el Boro y el Indio . Cuando estos elementos se agregan al Ge o al Si, los tres

electrones forman parte de la estructura del cristal, dejando al Hueco ( o laguna) donde el cuarto

electrón tendría que estar fuera de la orbita .

Semiconductores tipo N Si se agrega al silicio, un elemento como el antimonio, fósforo o el arsénico, el semiconductor adquirirá

electrones libres. Esta condición permite que un electrón libre de cada átomo de impureza se agrega al

cristal del semiconductor. 

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TEORIA CONVENCIONAL

Para entender el flujo de corriente eléctrica se han establecido dos teorías de comoes que fluye la corriente eléctrica en un conductor o en un circuito; una de ellas esla teoría convencional que establece que la corriente fluye del poste positivo de la

batería hacia el poste negativo.

TEORÍA ELECTRÓNICA

Esta teoría establece que la corriente fluye del poste negativo al positivo, es la masacertada, ya que tiene como fundamento la Ionización de los átomos (específicamenteionización positiva).

Esta teoría simplemente anuncia el movimiento real de los átomos

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CORRIENTE DIRECTA

Es la que fluye siempre en la misma dirección. Es el tipo de corriente que se obtiene de lasbaterías de los vehículos. Y es la misma corriente que obtenemos de las bateríascomerciales de 1.5 voltios. Si pudiéramos ver en un Osciloscopio nos daría como resultado

un valor de voltaje constante en el automóvil todos los sistemas operan con este tipo decorriente.

CORRIENTE ALTERNA

Es la que cambia de dirección entre los puntos positivo y negativo alternadamente. Es lacorriente utilizada en los hogares y talleres. Esta se encuentra alternando (cambiando depolaridad) a razón de 60 Hertz (ciclos por segundo). Es decir en nuestro país (El Salvador)donde la frecuencia es la antes mencionada, cuando en nuestro hogar tenemos encendidoun foco, este se esta encendiendo y apagando 60 veces por segundo.

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 AMPERES

El flujo de corriente en un conductor es semejante al flujo de agua a través de un tubo.Cuando se mide el flujo de corriente, se cuentan los electrones que pasan por un punto, encierto tiempo. El amperio es utilizado como unidad de medida de la corriente. Y es

necesario saber la cantidad de corriente que fluirá por un conductor porque siutilizamos un conductor con menor capacidad este se dañara.Un amperio es igual. A 6.28 trillones de electrones que pasan a través de un conductor, porun punto determinado, en un segundo.

VOLTAJE 

Es la fuerza, o presión, electromotriz que hace que fluya la corriente. El voltaje es una

forma de energía. Cuando una batería no esta conectada en un circuito, el voltaje es energíapotencial: cuando ésta se conecta, el circuito se completa y la corriente fluye, el voltaje esenergía potencial liberada.La fuerza de esta energía, depende de la fuerza de las cargas negativas y positivas, así comode la diferencia entre ellas. Esto se conoce como diferencia de potencial eléctrica.El voltio es la unidad para medir el voltaje. Un voltio es la cantidad de energía o fuerza, quese necesita para mover un amperio de corriente a través de un conductor. En el caso delautomóvil el voltaje necesario en la batería son 12.6 voltios.

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 RESISTENCIA

La resistencia eléctrica se define como todo aquello que se opone al paso o flujo de lacorriente eléctrica dentro de un circuito.

Un circuito eléctrico debe tener una resistencia al flujo de la corriente para cambiar laenergía eléctrica en calor, movimiento, etc. Si un circuito no tuviera resistencia, el flujo deelectrones seria como el flujo de un río desbordado, causando daños y no beneficios.

Todos los conductores tienen una resistencia eléctrica, que prácticamente es nula. Laresistencia que importa en un circuito eléctrico es la que tienen los dispositivos que trabajanen él como motores, focos, solenoides, relevadores y otros.

A estos se les denominan Carga Eléctricas del Circuito.

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Todos los circuitos que integran al automóvil están configurados en cualquiera delas tres conexiones siguientes :

·  Conectados en serie·  Conectados en paralelo· 

Conectados como circuitos mixtos

Circuito en serie

Es el tipo de circuito en donde todas las resistencias de carga se conectan una tras laotra, esto presenta para el flujo de corriente una sola dirección.

Vamos a utilizar esta conexión cuando nos sea necesario regular o mantener lacorriente en un valor limitado, la idea es que existan una o varias resistencias

limitadoras ( que provocan una caída de tensión antes de la de carga.

Por ejemplo en el marcador de combustible del automóvil, en donde este componentepor lo general trabaja con un voltaje menor que al que posee el acumulador (batería).

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El circuito serie además posee las siguientes características:

·  a) El flujo de corriente tiene un solo recorrido,· 

b) El amperaje es el mismo en cualquier punto del circuito.·  c) La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias.·  d) La caída de tensión a través de cada resistencia varía de acuerdo con el valor de

cada una de ellas.·  e) La suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión de la fuente.·  f) Si una de las cargas falla el circuito deja de funcionar.·  g) A mayor carga mayor consumo de voltaje.

Usando la ley de Ohm se puede calcular el voltaje, corriente y resistencia. Desde elentendido que los interruptores y las y las uniones no oponen resistencia en el circuito(teóricamente).

Consideremos el análisis del siguiente circuito como un ejemplo:

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Circuito en paralelo

Este circuito responde a la necesidad de voltaje de la mayor parte de componenteseléctricos del automóvil, ya que son diseñados para trabajar con la tensión de labatería (12 voltios). Entonces vamos a utilizar esta configuración cuando necesitemos

que la tensión de la batería llegue directamente a los componentes eléctricos.

En un circuito en paralelo, la corriente tiene dos o más trayectorias a seguir. La corriente se divide

en derivaciones paralelas, en los puntos de unión. Las derivaciones paralelas son circuitos

derivados.

Por tanto:

·  a) La corriente tiene dos o más trayectorias a seguir.

·  b) La corriente que atraviesa cada resistencia depende del valor de esta.

·  c) La suma de todas las corrientes es la corriente total del circuito.

·  d) El voltaje aplicado a cada derivación paralela es el mismo voltaje de la fuente.

·  e) La resistencia total del circuito paralelo es menor que el valor de la resistencia individual

más baja.

·  f) Si una de las cargas se daña el circuito sigue funcionando.

Resistencia Equivalente:Es la resistencia total de un circuito paralelo. Se puede calcular de dos maneras:

1.  Si el circuito tiene solamente 2 cargas, se aplica el método del producto de las cargas sobre la

suma de estas.

2.  Si el circuito posee más de dos resistencias se usa la siguiente fórmula:

RT=1/ (1/RI+1/R2+ 1/Rn)

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Circuito mixto

Es la combinación de las dos conexiones anteriores es necesario el análisis de lossubsistemas de un circuito complejo que en términos generales es un circuito mixto.  

Todas las reglas que se han mostrado para los circuitos anteriores se aplican a los circuitosMixtos. 

Para calcular voltaje, amperaje y resistencia de cualquier parte o de todo el circuito, seempieza por reducir las derivaciones paralelas a cargas equivalentes en serie. Luego secombinan los valores equivalentes con cualquier carga real en serie.

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En este ejemplo el foco conectado en Serie con la etapa en paralelo cumple la función de

limitar o provocar una caída de voltaje, en el caso de las dos resistencias de carga que están

conectadas en paralelo las dos resistencias están siendo alimentadas por el mismo voltaje

ya que están conectadas en paralelo.

Aplicando las reglas y la ley de ohm debes de tratar de obtener el dato especifico de

voltaje y corriente para cada una de las resistencias del circuito mixto.

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 Relevadores

Desde que se aplicaron circuitos eléctricos en los automóviles los controles de estossistemas eran de forma mas sencilla, en el sentido que todos los componenteseléctricos eran controlados directamente por interruptores. Ahora debemos de resaltar

las condiciones que dichos interruptores tenían que cumplir como por ejemplo: 1.  Tenían que soportar toda la corriente que demandaban cada una de las

resistencias de carga.2.  Por disipar calor (a causa de la corriente eléctrica que pasaba por estos

componentes ) estos tenían que se de gran tamaño.3.  La vida útil de cada uno de los interruptores era corta.

Cuando se incorporaron mucho mas circuitos eléctricos y electrónicos en elautomóvil y sobre todo el diseño innovador de los tableros, fue necesario manipularlos circuitos eléctricos con interruptores mucho más pequeños.

Entonces fue necesario utilizar componentes electromecánicos denominados Relés, loscuales utilizan como principio de funcionamiento los efectos del magnetismo producidoscuando se genera un paso de corriente a través de un embobinadoLos relevadores poseen dos características que los hacen muy comunes e importantes en loscircuitos automotrices.

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Los relevadores (Relés) proporcionan control remoto alambrico para uno o varioscircuitos abriendo y cerrando un interruptor en un circuito de control.El relevador permite que un circuito de control con corriente débil (menor a un amperio enla mayoría de los casos) conecte y desconecte una corriente intensa (dependiendo lademanda de corriente de la resistencia de carga que está controlando el rele) en un circuito

de alimentación.Todos los relevadores poseen dos circuitos en paralelo; el circuito de control del relevadortiene un devanado de bobina electromagnético al rededor de un núcleo de hierro. Labobina tiene resistencia y es la carga en el circuito de control. El circuito de alimentación oel circuito de salida del relevador tiene dos contactos de interruptor uno de los cuales estáen una armadura móvil ( éste es movido por el campo magnético).

Terminales básicos de un relé de 4 terminalesEs necesario tener muy claro que un relevador no genera una ganancia de corriente, sino que

nos permite controlar con poco amperaje (lo que demanda el embobinado del relé), un mayor

amperaje que demanda una resistencia de carga (accesorio).

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Cuando se abre el interruptor que controla la corriente que fluye sobre el embobinado del relé

(interruptor de control), se genera un pico de voltaje que puede ascender a valores que podrían

dañar cualquier componente electrónico o al mismo relé.

Para evitar daños ocasionados por la auto-inducción se fabrican los relés con componentes

electrónicos como por ejemplo: resistencias de carbón, diodos, condensadores etc.

Por lo general en los circuitos eléctricos automotrices, se a los relevadores se le instalan

resistencias de carbón y diodos rectificadores.

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 Diseños de relé 

Los relés en la actualidad son parte fundamental en los circuitos eléctricos automotrices; ycomo cada circuito realiza una función específica y diferente de otro, por los que esnecesario fabricar Relés con variedad de funciones y la diferencia fundamental es

como operaran uno o varios ruptores del relevador. En el taller desarrollaremos circuitos para cada uno de los diferentes tipos derelevadores.

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Las resistencias instaladas en los relevadores

Los resistores están disponibles en varios tamaños y estructuras la mayor parte de los resistores

tienen una serie de bandas, de color alrededor de ellos, estas bandas de color son el código para

indicar el valor del resistor , ya que son elementos pequeños y los valores pueden ser muy

altos

Las resistencias instaladas en los relevadoresLos resistores están disponibles en varios tamaños y estructuras la mayor parte de los resistores

tienen una serie de bandas, de color alrededor de ellos, estas bandas de color son el código para

indicar el valor del resistor , ya que son elementos pequeños y los valores pueden ser muy

altos.

Código de colores

Los resistores se identifican por un código de colores, como se muestra en la figura

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 Diodos utilizados en relevadores automotrices

Un diodo se forma uniendo un semiconductor tipo P con un semiconductor tipo N y pónganse

 juntos y cuando se unen los dos trozos se forman una unión PN.

El símbolo del diodo

Por definición, un diodo es un dispositivo que contiene dos electrodos, el cual permite elflujo de corriente solamente en una dirección, si no se aplica un voltaje al diodo no habrá

nada útil eléctricamente, pero si se aplica un voltaje a través del diodo (el positivo a unlado y el negativo al otro) se cambia su característica eléctrica y esto se llama voltaje depolarización.

Polarización DirectaSe aplica un voltaje positivo al ánodo y un voltaje negativo al cátodo, la corriente fluye por el

diodo. Se dice entonces que el diodo está polarizado en directa o un sentido de conducción.

Polarización Inversa.Si se invierte el voltaje y se aplica negativo al ánodo y positivo al cátodo, por el diodo no fluirá la

corriente y se obtiene así una polarización inversa.

La resistencia de la unión PN es muy baja en el sentido de la conducción . Idealmente escasi cero por ello se requiere un voltaje de polarización directa muy baja para que el diodosea conductor.

El voltaje mínimo de conducción se llama voltaje crítico.Se requiere un voltaje mínimo para que un diodo sea conductor.El diodo de germanio tiene un voltaje de 0.3 vEl diodo de silicio un voltaje de 0.7 v.

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 Baterías o acumuladores

Es el acumulador el corazón o el elemento fundamental del sistema eléctrico delautomóvil. Todos los dispositivos eléctricos y electrónicos del vehículo reciben su energíainicial de la batería.

Ninguno de los sistemas o accesorios de un automóvil pueden funcionar bien si la batería sedescarga o tiene algún defecto no solo un defecto interno, sino puede ser un defectode conexión eléctrica, como por ejemplo:

·  Suciedad en los bornes·  Cables desapretados·  Cables sulfatados·  Cables mal aislados·  Mala sujeción de la batería

La batería como tal no solo cumple con la función de proporcionar voltaje inicialpara los componentes eléctricos sino que cumple otras funciones mas que son lassiguientes:

a) Proveer toda la energía eléctrica al vehículo cuando el motor no esta trabajando o elsistema de carga no funciona. (en esta ultima condición la duración de carga de la bateríaes limitada).

b) Hacer funcionar el motor de arranque, sistema de encendido, sistema de inyección decombustible, instrumentación y otros dispositivos eléctricos durante el arranque.

c) Proveer potencia eléctrica adicional cada vez que los requerimientos de potenciasobrepasa la producción del sistema de carga. Como por ejemplo en las condiciones en lascuales trabajan todos los sistemas eléctricos.

d) Almacenar energía por periodos relativamente largos.(para el próximo arranque).

e) Actúa como amortiguador de choques eléctricos o como capacitar para absorber voltajesextraviados de los sistemas eléctricos del vehículo. (Por esta razón no se debe desconectarlos terminales de la batería cuando el motor está funcionando).

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 ACCIÓN ELECTROQUÍMICAA las baterías para automóviles , se les llama baterías de almacenaje o ‘acumuladores’, pero estas

hacen mas que almacenar electricidad.

La acción electroquímica generada en la batería hace lo siguiente:

·  Cambia la energía química en energía eléctrica. 

·  Cambia la energía eléctrica en energía química. 

La electroquímica de una batería trabaja sobre la reacción que se da cuando sus electrodos,están colocados en el electrolito. La reacción química hace que sus terminales (batería)tengan cargas opuestas, lo que crea una diferencia de potencial (voltaje), entre ambas.

El electrolito de la batería es el medio por el cual reaccionan los electrodos formados pormaterial de Plomo (PB) y Dióxido de plomo (Pb02) concentrados en las placas de labatería.

En una batería totalmente cargada, las placas de plomo esponjoso tienen excedente deelectrones y un potencial negativo mientras, las de Dióxido de plomo tienen insuficienciade electrones y un potencial positivo.

La electroquímica de la batería es una aplicación de las reacciones de oxidación yreducción:a) La oxidación se da en las placas negativas (cátodo), liberando electrones y excitándolosa través del circuito al que se conecta la batería.b) La reducción se da en las placas positivas (ánodo) reuniendo los electrones que sedesplazan por todo el circuito.

DESCARGA Y RECARGA ELECTRO-QUÍMICA

Cuando la batería está totalmente cargada, el electrolito es una mezcla de ácido sulfúrico(H2S04) y agua (H20).Cuando la batería se descarga, la acción electroquímica reduce laporción de ácido en el electrolito y aumenta la porción de agua. Las partículas de sulfato(S04) del electrolito se combinan con las partículas de plomo generadas en ambas placas,formando sulfato de plomo (PbSQ4). Las placas se equilibran y el electrolito contienemenos ácido y más agua. La batería esta descargada, todas sus placas contienen sulfato porlo que también se le llama batería Sulfatada.

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La recarga invierte esta condición. El sulfato de plomo en las placas positivas se convierte en

dióxido de plomo (Pb02) y el sulfato de plomo de las placas negativas vuelve a ser plomo

esponjoso (Pb). Las partículas de sulfato se combinan nuevamente con el electrón, y se generan

partículas de hidrogeno, lo que aumenta el porcentaje de ácido sulfúrico (H2S04).

Entonces la batería vuelve a tener una carga completa. Este proceso de descarga y recarga de una

batería se conoce como: FUNCIONAMIENTO CICLICO porque se descarga al momento de

arranque y luego que está funcionando el motor se vuelve a cargar.

Electrolito de la bateriaEl ácido de batería o electrolito, es una mezcla de 35 - 40 % de ácido sulfúrico y 65 a 60 % de agua

desmineralizada.

El ácido es la parte químicamente activa de la solución que reacciona con los compuestos de

plomo para generar voltaje. Las proporciones anteriores se dan cuando la batería esta totalmente

cargada.

El porcentaje de ácido es el volumen apropiado para una reacción completa con Pb y Pb02.Cualquier porcentaje mas elevado de ácido no aumentaría el voltaje ni la capacidad de corriente

simplemente, corroería la rejilla de las placas y los metales conectores.

La proporción de ácido y plomo se mantiene relativamente constante. Esa es la razón por la que se

añade solo agua, y no ácido, para completar el electrolito, compensando así la evaporación del

mismo.

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DENSIDAD RELATIVALa gravedad específica es la medición de la densidad de cualquier material con relación al agua.

Se usan las mediciones de gravedad especifica para determinar la concentración de ácido en el

electrolito de la batería y la concentración de refrigerante en el sistema de enfriamiento del

vehículo.

La densidad relativa del agua es siempre 1.00. La densidad relativa del electrodo en una carga

completa de la batería es de aproximadamente entre 1.260 a 1.280. Cuando una batería se

descarga, la densidad del electrolito disminuye debido a que el porcentaje de ácido baja y el de

agua aumenta.

La densidad del electrolito nos indica, aproximadamente, el estado de carga que guarda la batería.

Las mediciones de dicha densidad se basan en una temperatura estándar de 27° C

(aproximadamente 80° F). La densidad es mas baja a temperatura más elevada, y más alta a

temperatura más baja.

 ARQUITECTURA DE UNA BATERIALas baterías modernas están empaquetadas en cajas de plásticas en donde se encuentran sus

dos grandes componentes que son: Placas y Celdas 

PLACAS 

Las placas constan de rejillas de metal conductor que son los marcos que soportan elplomo y el dióxido de plomo.

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CELDAS 

Estas son las unidades activas de la batería. Son la unión de un grupo de placas positivas ynegativas, alternadas. Siempre habrá una placa negativa más que las placas positivas.

Estas se encuentran entrelazadas con separadores, los cuales son láminas delgadas dematerial inerte, para evitar cortos o uniones entre placas positivas y negativas (están hechosde fibra de vidrio).

Muchas baterías de ultima generación tienen envolturas porosas que rodean las placas,actuando como separadores; también se usan para retener el material activo que sedesprende de las placas durante las descargas.

Cuando todos los elementos se reúnen formando la celda, esta puede desarrollar unos 2.1voltios al estar totalmente cargada. Debido a esto una batería normal de 12 voltios tiene seisceldas.

Las celdas se conectan en serie dentro de la batería de modo que sumen sus voltajes. Elvoltaje del circuito abierto totalmente cargado de una batería es en realidad de 12.6 voltios.

BATERÍA LIBRE DE MANTENIMIENTO

Las baterías libres de mantenimiento tienen varias características de diseño que no siempre sehallan en otras baterías. 

Esto incluye una mayor capacidad de reserva de circuito. Como todas las baterías deplomo/acido están sujetas a ciertas pérdidas de vapor, se debe agregar agua periódicamente,a menos que la capacidad de reserva de electrolito sea adecuada para proporcionar años deoperación.

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La característica principal reside en el uso de caldo en vez de antimonio para reforzar lasplacas de la rejilla. El uso de caldo reduce la formación normal de gases (no hay muchocalentamiento). Cada placa es encerrada en envolturas porosas de fibra de vidrio, estasevitan que el material se desprenda de las placas ocasionando un posible corto por elsedimento que se formaría en el fondo de la batería.

También están provistas de una cámara de expansión para permitir que ocurra expansión ycontracción interna. La parte superior de la batería se sella, con excepción de diminutosrespiraderos indirectos para el vapor. Esto reduce la descarga y corrosión superficialescausada por la presencia de electrolito en la superficie de la batería. Un densímetro internoconstruido indica el estado de carga de la batería.

PRUEBAS A LA BATERIAEl primer paso de todo procedimiento de servicio eléctrico es la prueba de la batería. En muchos

procesos de diagnostico es el primer punto a evaluar

Si una batería está baja de carga, se le debe cargar antes de dar servicio e inspeccionarcualquier otro sistema eléctrico. Igualmente, los cables sueltos o corroídos, y losconectores. Se deben limpiar y apretar.

El servicio completo que a de dársele a una batería consiste en los siguientes puntos:

a)  Revisión del acumulador para ver si presenta daños, nivel bajo de electrolito, polvoo corrosión.

b)  Eliminación de productos corrosivos con solución de amoníaco o de bicarbonato de

sodio, y la limpieza del polvo con detergente y agua.

c)  La prueba del estado de la carga del acumulador y la capacidad de suministrar lacomente.

SISTEMAS DE CARGAEl sistema de carga realiza dos funciones principales:

a) Carga la batería

b) Genera la potencia eléctrica necesaria para operar todos los componentes eléctricos del

vehículo cuando el motor esta en operación.

Aun cuando el sistema eléctrico del vehículo sea nominalmente de 12 voltios, el sistema de carga

debe producir mas de 12 voltios. El alternador es la parte principal del sistema. Genera corriente

para la batería entre 13.0 y 14.5 voltios convirtiendo energía mecánica en energía eléctrica.

Si el alternador se regulara a 12 voltios, podría no recargar la batería hasta que el voltaje decayese

por debajo de 12 voltios. Esto no permitiría que hubiese una reserva adecuada de voltaje para el

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resto del sistema eléctrico.

Muchos sistemas de carga están regulados para desarrollas aproximadamente 14.5 voltios como

máximo. Este voltaje entregara una corriente de carga adecuada a la batería, así como la corriente

para otras cargas eléctricas.

Si el voltaje de carga esta por debajo de las especificaciones del fabricante, la batería se sulfatara

gradualmente. Si esta por arriba de las especificaciones, la batería puede sobrecargarse y dañarse.

PARTES DEL SISTEMA DE CARGA

El sistema de carga consta de las siguientes partes:

1- Batería: Que se encarga de proporcionar la corriente inicial del campo del alternador.

2- Alternador : Que gira impulsado por la banda de transmisión del motor, y que es lafuente de Voltaje y corriente de carga. Este componente transforma la energía mecánicaen energía eléctrica .

 3- Regulador : Que limita el voltaje máximo de carga es el encargado de mantener unvoltaje constante, este puede ser electromecánico (sistemas antiguos ) o electrónicos(vehículos modernos).

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4- Indicador de carga:Que depende el vehículo que estemos reparando puede ser un amperímetro, voltímetro(sistemas norteamericanos) o luz piloto (sistemas asiáticos) que indica el buenfuncionamiento del sistema de carga.

Como todo circuito eléctrico, el sistema de carga se divide en dos circuitos

EL CIRCUITO DE SALIDA: que entrega voltaje y corriente a la batería y otras cargaseléctricas.EL CIRCUITO DE CAMPO: Que entrega corriente al campo del alternador.

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 Alternador Los alternadores generan corriente y voltaje según los principios de inducción electromagnética

en el cual se hace girar un campo magnético (rotor) en medio de tres bobinas (estator).

GENERACION DE LA CORRIENTE ALTERNA Sígase la secuencia de las gráficas que muestra como se

genera la corriente durante una revolución del rotor.

A) El conductor es paralelo al campo magnético y no se corta ninguna línea de flujo. Elvoltaje y la corriente están en cero.

B) El rotor gira 90º, el campo magnético esta en ángulo recto con el conductor. Elmovimiento corta el número máximo de líneas de flujo. El voltaje y la corriente están en losvalores positivos máximos.

C) El rotor gira otros 90° y el campo esta nuevamente en paralelo con el conductor. No haylíneas de flujo que corten el conductor. El voltaje y la corriente vuelven a cero.

D) Vuelve el rotor a girar 90º más. Y el campo magnético se invierte. Cortándose elmáximo líneas de flujo en el conductor. El voltaje y la corriente aumentan a sus valoresnegativos máximos.

E) El voltaje y la corriente vuelven nuevamente a cero cuando el rotor completa unarevolución, retornando al punto de inicio.

El alternador produce corriente alterna al girar, debido a que sus piezas polares cambian deposición con respecto a la espira inducida. Por lo que a cada revolución completa delcampo magnético, sucede que la corriente atraviesa la carga en un sentido en la primeramedia vuelta y después en sentido inverso al concluirla.Este fenómeno produce lo que conocemos como Onda Senoidal de Corriente Alterna.

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RECTIFICACION DE LA CORRIENTE ALTERNA

Los equipos eléctricos del automóvil funcionan con corriente directa por lo que esnecesario rectificar la salida de corriente alterna del alternador convirtiéndola en corrientedirecta. El medio más práctico es hacerlo mediante diodos rectificadores. El diodo es un

dispositivo que deja pasar la corriente en un solo sentido. Este está formado por unsemiconductor.

Esta es la forma en que se ensamblan los diodos en el alternador

Un solo diodo rectifica solo la mitad de la onda senoidal a la salida de una de las puntas deldevanado. Si se agregan más diodos al circuito se puede rectificar la onda senoidalcompleta. Así, los diodos en el siguiente esquema dejan pasar solo el ciclo positivo de Ahacia B.

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Cuando la polaridad del alternador se invierte, los diodos 1 y 4 permiten que la corriente fluya de

B hacia A La polaridad sigue siendo la misma en el circuito exterior debido a la acción de los

diodos.

Para obtener la corriente directa constante que se necesita en el sistema de corriente directa del

automóvil, hay que agregar más conductores fijos al alternador. Los alternadores tienen tres

conductores de salida enrollados en múltiples anillos. Estos son colocados en ángulos diferentes al

campo rotativo de modo que los ciclos de voltaje de corriente alterna se traslapan. El resultado es

un voltaje trifásico, El poner diodos adicionales permite que se rectifique el voltaje trifásico

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ESTRUCTURA DEL ALTERNADOR

Los alternadores tienen diversas partes

Una casa (carcasa) que sostiene los devanados y otros componentes.Un rotor (masa) o devanado inductor,Anillos colectores y escobillas que conducen la corriente de campoEl estator o devanado inducidoPuentes rectificadores (contienen los diodos)

EL ROTOR:

Está compuesto por el devanado de campo, dos polos magnéticos, un núcleo de hierro y un

par de anillos colectores. Todo esto montado sobre un eje. El rotor en si es un electromagneto, en el cual el flujo magnético, al estar energizado, se desplaza entre los polosadyacentes norte y sur , esta es la pieza que gira movida por una faja.

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El devanado recabe la corriente a través del par de anillos colectores, conectándose cadauno a un extremo de la bobina. Ha esta corriente se le conoce como Corriente deExcitación . El cambio en la cantidad de corriente a través del devanado de campo cambiala intensidad magnética del electro magneto. Los anillos colectores y las escobillasconducen la corriente de excitación a la bobina la cual oscila entre 1 a 3.5 amperios, con unvoltaje que esta variando por medio de la fase de regulación.

EL ESTATOR:

Consta de un núcleo de secciones laminadas (para reducir corrientes parásitas) en el cual sealojan tres devanados de salida separadas (bobina inducidas).

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Cada uno de los devanados tienen el mismo número de bobinas que polos tenga el rotor .Los tres conductores o devanados se alternan o traslapan para producir los ángulos de faserequeridos.Los tres devanados del estator se conectan entre sí en cualquiera de las siguientes formas:

EN ESTRELLA (TIPO Y):

Un extremo de cada devanado se conecta a un punto neutral, el otro extremo de cadadevanado se conecta a un par de diodos (positivo y negativo).

Este tipo de estator producen alto voltaje y menos amperaje abajas RPM, siendoutilizados en la mayoría de los vehículos livianos.

TRIANGULO (TIPO DELTA):

Los extremos de las bobinas se conectan en pareja a un diodo positivo y uno negativo. Nohay unión neutral.

Este tipo de estatores producen una corriente elevada y menos voltaje a bajas R.P.M.;siendo utilizados en vehículos pesados. Muchos alternadores clasificados en 100 amperioso más tienen estator tipo delta.

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MIXTO (ESTRELLA-DELTA O ESTRELLA-ESTRELLA):

Este tipo de estator puede tener una conexión doble estrella o estrella delta, el cual utilizadoce diodos rectificadores. Este diseño proporciona corriente y voltaje elevados a bajasR.P.M.

PUENTES TERECTIFICADORES:

Son las piezas que sostienen a los diodos y son 2: una placa positiva y una placa negativa.

Estos se encargan de cambiar la corriente alterna en corriente directa, ya que permiten soloel paso de la corriente en un sentido único.

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La mayoría de alternadores utilizan tres diodos por placa o puente. En algunos diseños dealternadores, se instala un tríodo para enviar corriente de excitación a la bobina de campo oapagar el indicador de carga, se conoce como diodos de excitación.

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 Reguladores de voltaje

Un regulador de alternador regula la corriente de campo y la intensidad magnética delmismo. Esto produce un voltaje de salida a través del estator, dentro de límites controlados,mientras permite que el alternador genere la corriente necesaria para los requerimientos de

carga del sistema eléctrico no importando las revoluciones del motor.

El voltaje de carga regulada promedio para la mayoría de alternadores oscila entre 13.5 y14.5 voltios.

FORMA DE CONEXIÓN DEL CIRCUITO DE CAMPO

El circuito de campo es el que conecta o alimenta el rotor del alternador para producir suacción electromagnética. Todos los circuitos de campo del alternador incluyen al regulador.Como introducción al funcionamiento del regulador, se estudiaran los tres diseños básicosde circuito de campo:

CIRCUITO A: 

Un alternador de circuito A, tendrá el campo conectado a masa externamente Fig. 3.23. Unaescobilla aislada se conecta a una línea directa de corriente dentro del alternador. La otraescobilla se aísla también de la cubierta del alternador y se conecta al regulador, a través deuna Terminal de campo. El regulador se encuentra entonces entre el campo y la conexión amasa.

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CIRCUITO B:

Un alternador de este tipo, tiene conectado el campo internamente a masa. La escobilla quese encuentra aislada se conecta a la alimentación a través del regulador, el cual toma lacorriente del switch de encendido. El regulador se encuentra ubicado entre la fuente decorriente y el campo del alternador.

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CIRCUITO DE CAMPO AISLADO 

Este es una variación del circuito A, en donde se conecta el campo a masa a través delregulador. La corriente del campo viene conectada por medio de una línea del switch deencendido. Ambas escobillas se encuentran aisladas de la cubierta del alternador.

 REGULADOR DE VOLTAJES ELECTROMECANICOS 

Normalmente estos tienen dos embobinados con contactos vibradores y una resistenciareguladora de carga.

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Un embobinado controla el circuito del indicador de carga y la otra bobina controla lacorriente de excitación. Estos reguladores siempre van externos al alternador.

REGULADORES ELECTRONICOS:

Estos controlan la corriente de campo por medio de transistores, diodos y otroscomponentes electrónicos Las formas y tamaños de estos reguladores varían y puedenestar ensamblados dentro del mismo alternador o fuera de el.

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FUNCIONAMIENTO BASICO DEL REGULADOR ELECTROMECANICO

En esta separata explicaremos el funcionamiento básico del regulador electromecánicopara su mejor compresión:

El funcionamiento del regulador se divide en cuatro fases estas son:

Primera fase APAGADO (OFF)Segunda fase IGNICIONTercera fase MARCHA MINIMACuarta fase ALTAS R.P.M (Alto régimen de carga).

PRIMERA FASE APAGADO (OFF): Cuando el interruptor (swich) esta en posición

apagado (OFF), solo existe voltaje (potencial) en la linea BAT. (BATERÍA). Delalternador; ya que esta conectada directamente al acumulador y también en la línea BAT.Del regulador.

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SEGUNDA FASE IGNICION: En el momento que giramos la llave de encendido,básicamente sucede dos cosas cuando se cierra el interruptor principal. Este le proporcionaun potencial positivo a la luz piloto de carga , que se aterriza por el regulador de voltaje através de la línea L. (Esta línea en la condición eléctrica actual esta conectada en paralelo ala bobina de la luz piloto y al platino cerrado, por la diferencia de valor ohmico la corriente

viaja hacia negativo (tierra -) y enciende la luz piloto en paralelo a esto la corriente queentra al regulador por la línea IG. Posee de igual forma dos caminos dentro del regulador.Dicha corriente viaja por el platino cerrado y sale por la línea F (fiel). Para energizar alrotor (voltaje de batería), el campo magnético es intenso. FIG

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TERCERA FASE MARCHA MINIMA (koer): cuando el motor de combustión interna loponemos a funcionar (girar). Se genera voltaje en el estator debido a la inducción. Estevoltaje se distribuye en dos partes:

El voltaje se dirige a la placa de diodos para ser rectificado (DC). Entonces la línea

(batería) que antes era potencial ahora es voltaje de salida o voltaje de carga (13.5vol.aproximadamente)

El voltaje que se genera en el estator sale por la línea de N (neutro) del alternador , entra alregulador con el mismo nombre al regulador a energizar la bobina de luz piloto. Por elcampo electromagnético generado por esta bobina acciona al platino que aterriza la luzpiloto ( la luz piloto se Apaga por falta de corriente negativa o igualdad potencial), ahora seconecta a la línea B (batería) para generar la línea de carga.

CUARTA FASE ALTAS R.P.M ( alto régimen de carga): esta fase es la última, el voltaje de carga

depende entre otras cosas de la cantidad de RPM del rotor. Cuando se aumenta las RPM del motor

aumenta el voltaje de carga. Como la bobina de carga está conectada a la batería a través de la

línea B significa que el voltaje de salida del alternador será el mismo para la bobina de carga.

Cuando el voltaje aumenta, aumenta el campo magnético de la bobina de carga, esto logra

accionar al platino que se comunica directamente con la línea de IG (ignición) con la línea F (fiel).

Cuando esto sucede la corriente viaja a través de resistor, esto provoca una caída de tensión y así 

disminuye el voltaje hacia el resto del campo electro magnético de carga. Cuando se da unaumento mayor de lo general de voltaje de carga el platino puede llegar al otro extremo (tierra).

Esto sucede con una frecuencia tan alta que si conectamos un multímetro para medir el voltaje de

carga veremos que el voltaje es constante.

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Pruebas de algunos reguladores electrónicos

El regulador de voltaje transistorizado se puede probar utilizando un voltímetro y una

lámpara de prueba conectada como se indica en la figura o consulte con su instructor si laprueba del regulador se puede realizar con dos baterías a 12 V. Teniendo en cuenta quecada celda de la batería tiene 2.1 Voltios.El procedimiento de prueba es como se indica a continuación

A) Conectar un cargador rápido a una batería.NOTA: Consulte con su instructor la lógica operativa de cómo instalar el cargador.

B) Instale un voltímetro digital a la batería de 12 voltios.

C) Usando cables conectar el regulador a la batería.NOTA: Asegúrese de la polaridad de la batería.

D) Conectar la lámpara de prueba al regulador.E) Encienda el cargador de voltaje como se lo indica su instructor.Recuerde que la lámpara asumirá el papel del rotor y esta se encenderá.

Analice con su instructor cual de los terminales es alimentación y cual sería control del rotor.

E) Girar la perilla de regulación de voltaje del cargador y observe que aumentará gradualmente el

régimen de carga

F) observa el voltímetro y la lámpara de prueba. Esta deberá apagarse cuando se alcanza el voltaje

regulado.

G) La lámpara deberá apagarse cuando aparecen indicados de 13.5 a 16.0 V. en el voltímetro.

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Prueba al regulador de voltaje.

Conecte una fuente de poder de voltaje variable, interruptores y focos de al regulador como se

indica en la figura.

Instale una fuente de poder a 12 Voltios y pruebe el regulador de voltaje. como sigue.

Gire el SW 1 en ON y SW 2 en OFF. La lámpara L1 se debe de encender brillantemente. La

lámpara L2 se debe de encender débil y la lámpara L 3 debe de apagarse.Gire el SW 1 y el SW 2

en ON. La Lampara L1 se debe de apagar y la lámpara L2 y L3 se debe de encender

brillantemente.

Lentamente incremente el voltaje hasta 14.0 – 15.0 Voltios La lámpara L1 se debe de apagarse y

la lámpara de L2 se debe de apagar entre 13.9 – 15.0 voltios y la lámpara de L3 se debe de

encender brillantemente.

Incremente el voltaje de hasta 16.5 voltios, L1 debe de encender ,L2 y L3 debe de apagarse

Disminuya el voltaje hasta 12 V La lámpara L1 y la de L2 se debe de encenderse y la lámpara L3

debe de apagarse.

En todos los modelos mida con el hometro en la escala de diodos entre el terminal B y F, solo de

be de marcar en una dirección.

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sistema de arranqueEl sistema de arranque sirve para dar los primeros impulsos (giros) al motor de combustión

interna, para que este pueda funcionar por si solo.

Esto se logra conectando un engrane (piñón impulsor) con el engranaje del anillo delvolante

Este sistema es el que mas demanda corriente de la batería de hecho el tamaño tangrande de la batería es para compensar la demanda de corriente de este motoreléctrico, el sistema como tal consta de dos circuitos relacionados

1.  EL CIRCUITO DE CONTROL2.  EL CIRCUITO DEL MOTOR DE ARRANQUE EN SI 

La velocidad de arranque en la mayor parte de los motores es de aproximadamente de 200 RPM.

Si el motor de arranque no hecha andar el motor esa velocidad, se tendrá como resultado un

arranque difícil o un problema de NO arranque. La corriente que el motor de arranque consume

varia entre los 100 Amp.( Motores pequeños) y los 350 A ( motores diesel) El motor de arranque

toma esta corriente intensa por solo unos segundos un motor que este funcionando

adecuadamente debe de arrancar en un tiempo máximo de 3 segundos.

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FUNCIONAMIENTO BASICO

En un circuito básico activado por el solenoide el circuito de control energiza losdevanados del solenoide. A través del interruptor de encendido (star ) y de seguridad. Elcampo electromagnético de los devanados mueven el núcleo del solenoide produciendo

dos acciones

 A) El movimiento del piñón impulsor 

 B) El cierre de los contactos para el circuito del motor  Los solenoides tienen dos devanados de impulsión y de retención, el disco del embolo delsolenoide completa el circuito de corriente intensa del motor, a través de la conexión delas terminales del extremo del mismo.

Un eslabón conector, puentea la Terminal del solenoide del motor a las bobinas de campode este y su armadura haciendo que se produzcan campos magnéticos con igual polaridad

en estos elementos, lo cual hace que la armadura empiece a girar sobre su eje , haciendoque el piñón impulsor acople con el piñón del volante de inercia y transmite la torsión queproduce el movimiento de la armadura al motor de combustión dándole el impulsonecesario para que este funcione por si mismo.

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CIRCUITO DE CONTROL DEL MOTOR DE MARCHA

Las partes básicas de este circuito son las siguientes :

·  Interruptor de encendido. 

·  Interruptor de seguridad de arranque. ( estándar el la mayoría de vehículos modernos) ·  Relevador de control( Opcional) 

·  Solenoide del motor. 

Estos componentes se conectan a la batería por medio del alambrado primario , elinterruptor de encendido recibe generalmente el voltaje directo de la batería . Elinterruptor de encendido y el de seguridad están conectados en serie, cuando ambosinterruptores se cierran la corriente fluye por la bobinas del relevador de control o por elsolenoide de arranque directamente.

CIRCUITO DEL MOTOR DE ARRANQUE 

Este circuito de corriente intensa que pasa a través de los devanados del motor dearranque produciendo alta torsión.

Un motor de arranque típico contiene las siguientes partes:

·  Armadura giratoria.

·  Armazón de campo ( Bobina de campo )

·  Extremo conmutador

·  Extremo de mando de torsión

·  Solenoide o zapata móvil de control

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BOBINA INDUCIDA

Llamada también armadura sostiene también los devanados, conductores , el conmutador yel núcleo de la armadura.

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Los devanados en serie tienen menos resistencia que los de lazo y son utilizados en lamayoría de motores de arranque. Las espiras de la bobina están soldadas al conmutador elcual tiene la función de cambiar la polaridad de las espiras cada media vuelta de giro de lamasa: Los conductores forman un electro magneto que reacciona al campo magnético de laarmazón fija.

BOBINA DE CAMPO

La bobina de campo es el arrollamiento formado por cintas de cobre que envuelven a laspiezas polares y su finalidad es incrementar el movimiento del campo electromagnético.

La corriente de campo y la corriente de la armadura entran al motor a través de unaTerminal común,Estos se conectan entre sí de tres formasa) Conexión en Serie b) Conexión en Paralelo 

c) Conexión Serie Paralelo .

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ESCOBILLAS 

Las escobillas de carbón son los dispositivos que conducen la corriente a los segmentos delconmutador y a los devanados de la bobina de campo Cada par de escobillas completa uncircuito paralelo a través de la bobina de campo. Cada uno de los dos circuitos de la

armadura reacciona con los campos de polo para hacer girar el eje.

 MANDO DEL MOTOR DE ARRANQUE 

Este es el mecanismo utilizado para acoplar el piñón reductor del motor de arranque con la rueda

dentada del volante de inercia.

Los métodos empleados son:

a) Por inercia (en Desuso)

b) Por zapata magnética móvil (exclusivo de FORD)

c) Mando directo por solenoide (con o sin engranajes reductores)

PIÑON REDUCTORLlamado también embrague de acoplamiento, es un embrague de tipo rodante que transmitela torsión solo en una dirección, girando libremente en la otra.En esta forma, la torsión puede ser transmitida solo del motor de arranque al volante y noen sentido inverso. El embrague permite que el piñón sea impulsado por el volante duranteuna fracción de segundo antes de que el impulsor libere la corriente que le llega al motor dearranque.

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La corona dentada del volante tiene aproximadamente unos 150 dientes y el piñón impulsorunos diez. Dando una relación de 15 a 1 lo cual provee un par de torsión lo suficiente parahacer girar el motor a velocidad de arranque. El motor de arranque gira a unas 3000R.P.M. para impulsar el cigüeñal a unas 200 R.P.M.

SOLENOIDE DE CONTROL

Un solenoide es un dispositivo electromagnético que trabaja como un relevador. Sinembargo, este emplea el electromagnetismo y una armadura móvil (embolo) para producirun trabajo mecánico. Los solenoides de arranque, cuentan con dos devanados:

1) De Alimentación o Impulsión: Este es de alambre grueso y de pocas espiras. Se conectaa tierra a través del Terminal positivo del motor de arranque. Cuando el embolo hacecontacto con las terminales del solenoide del motor, el voltaje de la batería se aplica enambos extremos del devanado, desactivándolo.

2) De Retención: Este posee muchas espiras de alambre delgado. Está conectado a tierra através del cuerpo del solenoide y permanece activo desde que se le manda la señal de start.( arranque)Estos devanados funcionan así porque se necesita menos corriente para mantener el emboloenganchado que para impulsado inicialmente.

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Tipos de motor de arranque

Hay diversos tipos de motores de arranque que se usan en los vehículos actuales. Los más

utilizados son los siguientes:

1) CON ZAPATA MOVIL:

Una zapata de polo móvil ejerce el control sobre el piñón de embrague.

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 2) DE IMANES PERMANENTES:

Los campos del motor de arranque son imanes permanentes

3) CON ENGRANAJES REDUCTORES:

Se provee una reducción de engranaje entre e eje del inducido y el que sostiene al piñónimpulsor.

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4) CON SOLENOIDE DE CONTROL:

Un solenoide controla el circuito eléctrico y el piñón de embrague