Sistemas de carga e arranque - Alternador

GERADOR TRIFÁSICO
(ALTERNADOR)
Miguel Fernandes
TMA 2
Cior 2008

Alternador
 Alternador é uma máquina que transforma energia mecânica
em energia eléctrica.
 O nome alternador é devido ao tipo de corrente eléctrica
gerada: corrente alternada.
 O alternador é um gerador síncrono, assim, num circuito
fechado flúi uma corrente alternada que se torna maior quanto
mais alta for a rotação e quanto mais forte for o campo
magnético.
 O alternador serve para carregar a bateria e fornecer corrente
eléctrica aos vários sistemas; Ignição, Bomba gasolina, luzes,
limpa-vidros, etc.

Alternador
 O Alternador substituiu o Dínamo, visto que este tinha
limitações que se agravavam à medida que se instalava novos
acessórios electricos e também porque o automóvel era cada
vez mais usado em trajectos urbanos ( circulação lenta e
paragens frequentes).
 O dínamo apresentava problemas tanto em baixas como em
altas rotações, necessitava de quase 1500 r.p.m. para começar
a gerar energia, assim, o motor no ralenti não gerava corrente.

Alternador
 Na selecção de um alternator adequado para
aplicação num automóvel é necessário ter
em conta uma série de factores:
 A capacidade da bateria (Ah);
 O consumo électrico do veículo;
 As condições de circulação.

Alternador
 Características:
• Os díodos transformam corrente alternada em contínua e evitam que a bateria
se descarregue quando o motor está parado;
• Vida útil alargada sem manutenção;
• São insensíveis às condições exteriores como altas temperaturas, humidade,
sujidade e vibrações;
• Pode funcionar em ambos os sentidos sem necessitar de acções desde que o
ventilador seja capaz de o refrigerar.

Alternador
 Componentes:
 Conjunto indutor – Rotor – Parte móvel;
 Conjunto induzido – Estator – Parte fixa;
 Placa rectificadora de díodos;
 Carcaça, ventilador e outros elementos
complementários.

Alternador
 ROTOR OU INDUTOR
 O rotor é a parte móvel do alternador e é o responsável pela criação
do campo magnético indutor que provoca no bobinado induzido a
corrente eléctrica que o alternador vai fornecer.
 O rotor é formado por um eixo sobre o qual está montado um núcleo
magnético formado por duas peças de aço com saliências que
constituem os pólos do campo magnético indutor.
 Cada metade do núcleo tem 6 ou 8 saliências o que dá origem a um
campo indutor de 12 ou 16 pólos.
 No interior dos pólos está uma bobine indutora de fio de cobre isolado
enrolado sobre um material termoplástico.

Alternador
 ROTOR OU INDUTOR
 Num dos lados do eixo está montada uma peça (colector) com dois
anéis de cobre que por sua vez estão soldados os extremos do fio da
bobine indutora.
 Através do colector e por meio de duas escovas de carvão grafitado a
bobine recebe a corrente de excitação gerada por o próprio alternador
através do grupo rectificador.
 Este grupo móvel está perfeitamente equilibrado dinamicamente para
evitar vibrações, podendo girar com grande velocidade sem qualquer
problema.

Alternador
 ESTATOR OU INDUZIDO
 O estator é a parte fixa do alternador é constituído pelas bobines
induzidas que geram a corrente eléctrica.
 O bobinado que forma os condutores do induzido é constituído
geralmente por três enrolamentos separados, divididos e
perfeitamente isolados nas 36 ranhuras que formam o estator.
 Estes enrolamentos ou fases do alternador, podem estar ligados de
duas formas: em estrela ou triângulo, obtendo-se em ambas as
formas uma corrente alternada trifásica.

Alternador
 PONTE RECTIFICADORA DE DÍODOS
 Como se sabe a corrente gerada pelo alternador não é adequada à
bateria nem aos restantes equipamentos do automóvel, assim é
necessário rectificá-la.
 Uma forma eficiente de rectificar a corrente necessita da utilização de
díodos que funcionem num intervalo de temperaturas alargado.
 A placa rectificadora é formada por uma ponte de 6 ou 9 díodos de
silício, que pode ser montada directamente na carcaça ou num
suporte em forma de ferradura, ligada a cada uma das fases do
estator, obtendo-se na saída da ponte corrente contínua.
 Os díodos são montados nesta placa de forma que 3 deles ficam
ligados à massa por um dos lados e os outros 3 ao borne de saída de
corrente do alternador. O lado livre que resta fica ligado às fases das
bobines do estator.

Alternador
 PONTE RECTIFICADORA DE DÍODOS
 Os alternadores com placa rectificadora de 9 díodos incorporam mais
3 díodos mas a ponte rectificadora é normal, esta conexão auxiliar é
utilizada para o controlo da luz indicadora de carga e para a
alimentação do circuito de excitação.
 Os díodos têm uma capacidade de dissipação de temperatura limitada
por esta razão estas estão montados em componentes concebidos
para uma melhor dissipação de calor.
 A fixação da placa rectificadora à carcaça do alternador é feita através
de casquilhos isolantes.

Alternador
 DÍODO
 O díodo comporta-se como uma válvula anti-retorno num circuito
pneumático ou hidráulico, os díodos estão polarizados por isso
deixam passar corrente ou não.
 Os díodos utilizados nos automóveis podem ser do tipo “ânodo
comum” ou “cátodo comum”.

Alternador
 CICUITO DE EXCITAÇÃO DO ALTERNADOR
 Para o alternador gerar corrente eléctrica necessita do movimento do
motor de combustão e também de uma corrente eléctrica (corrente de
excitação) que antes do arranque do motor é fornecida pela bateria
através dum circuito eléctrico que chama “circuito de pré-excitação”.
 Depois do motor arrancar, a corrente de excitação é fornecida pelo
próprio alternador através do “circuito de excitação”.

Alternador
 CICUITO DE EXCITAÇÃO DO ALTERNADOR

Alternador
 REGULADOR DE TENSÃO
 A função do regulador de tensão é manter constante a tensão do
alternador e do sistema eléctrico do veículo, independentemente do
regime do motor ou carga eléctrica.
 A tensão do alternador depende da velocidade de rotação e da carga
a que está submetido. A pesar das condições de serviço variarem
muito, é necessário assegurar que a tensão é regulada no valor
determinado. Esta limitação protege os componentes de sobre
tensões e impede que a bateria seja sobrecarregada.

Alternador

Alternador
 Quanto maior for a velocidade de rotação e a corrente de excitação
maior será tensão gerada pelo alternador.
 Num alternador com excitação total, mas sem carga e sem bateria, a
tensão aumenta linearmente com a velocidade, por exemplo a 10.000
rpm a tensão atinge aproximadamente 140 V.

Alternador
 Os sistemas eléctricos dos automóveis funcionam com 12 V de
tensão da bateria, no entanto, os reguladores permitem uma
tolerância até aos 14 V. Sempre que a tensão gerada pelo alternador
se mantém inferior à tensão de regulação o regulador não se desliga.

Alternador
 TIPOS DE REGULADORES
 Existem dois tipos de reguladores fundamentais:
 O regulador de contactos electromagnéticos (regulador mecânico);
 O regulador electrónico.
O regulador electromagnético deixou de se aplicar a partir de 1980, passando a ser o
regulador electrónico a equipar de série os automóveis.

Alternador
 EVOLUÇÃO DOS REGULADORES DA VALEO

Alternador
 REGULADOR ELECTROMAGNÉTICO
Existe um contacto móvel no circuito de excitação que faz a
interrupção da corrente, produzindo assim, uma modificação da
mesma. O contacto móvel é pressionado por força de uma mola
contra um contacto fixo e é afastado de este através de um
electroíman quando ultrapassa a tensão teórica.

Alternador

Alternador
 Os reguladores electromagnéticos montam-se separadamente do
alternador, aparafusados à carroçaria e afastados de zonas de
temperatura elevada.

Alternador
 REGULADOR ELECTROMAGNÉTICO COM AJUDA ELECTRÓNICA
 Antes da chegada dos reguladores electrónicos utilizaram-se os
reguladores electromagnéticos com ajuda electrónica, estes
reguladores utilizavam transistores em vez dos contactos móveis do
electroíman.
 As vantagens são:
 Uma maior estabilidade da tensão do alternador, devido à
sensibilidade condutora do transistor.
 Maior duração, visto que, a corrente que passa pelos contactos é
pequena originado um desgaste quase nulo.


Alternador
 REGULADOR ELECTROMAGNÉTICO COM AJUDA ELECTRÓNICA

Alternador
 REGULADOR ELECTRÓNICO
 Este regulador é formado por um circuito totalmente integrado que é a
base de uma série se componentes electrónicos. Os componentes
estão dentro de uma caixa fechada hermeticamente.
 São produzidos de forma a não possibilitar erros de montagem no
alternador.
 São montados no próprio alternador.
 Tem uma vida útil extensa.

Alternador
 REGULADOR ELECTRÓNICO

Alternador
 REGULADOR DE TÉCNICA HÍBRIDA
 Este regulador contém dentro de uma cápsula hermética uma placa
cerâmica com resistências de protecção.
 O regulador é montado sobre um porta escovas especial para ser
montado directamente no alternador sem cabos.
 As suas características principais são: fabrico compacto, baixo peso,
grande fiabilidade.

Alternador
 REGULADOR DE TÉCNICA HÍBRIDA

Alternador
 VERIFICAÇÕES DO ALTERNADOR

Alternador
 Antes de se verificar os componentes do alternador, este deve ser
limpo sem utilização de produtos solventes mas apenas com um
pano.
 A desmontagem deve ser cuidada e nunca forçar os componentes,
pois pode danificar os componentes.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DO ROTOR
1. Verificar se o rotor apresenta danos, desgaste excessivo e sinais de
aquecimento ou partes queimadas;
2. Verificar os mancais ou rolamentos, procurar por prisões ou folgas
excessivas, caso necessário substituir.
3. Limpar e verificar os anéis do colector , se a superfície estiver rugosa
ou com desgaste excessivo, o colector deverá ser rectificado ou
substituído.

Alternador
Com um ohmímetro verificar a continuidade entre os anéis do
colector, se não existir continuidade o rotor terá de ser substituído.

Alternador
O valor da resistência medida entre os anéis varia. Os valores da
resistência é diferente dependendo do alternador.

Alternador
Com o multímetro verificar a continuidade entre os anéis e o corpo do
rotor, caso exista continuidade o rotor terá de ser substituído.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DO ESTATOR
1. Verificar se o enrolamento está em bom estado, sem deformações e
sem falta de isolamento.
2. Com o ohmímetro verificar a o isolamento entre cada uma das
bobines e a massa (carcaça)
3. Com o ohmímetro medir a resistência entre cada uma das fases, o
valor médio esperado varia de 0,2 a 0,35 ohms, dependendo do tipo
de ligação (estrela ou triângulo). As medições devem de ser iguais
para as três fases, se a resistência tiver valor infinito é porque o
bobinado está cortado e terá de ser substituído.

Alternador
Com um multímetro verificar a continuidade entre as pontas das fases, se
não existir continuidade substituir o estator.

Alternador
Com um multímetro verificar a continuidade entre as pontas das bobines
e a carcaça, se existir continuidade substituir o estator.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DA PLACA RECTIFICADORA
Na maioria dos alternadores, a placa rectificadora é constituída por
uma placa onde se montam seis ou nove díodos. Os díodos estão
soldados de forma a formar uma ponte rectificadora.
Através do multímetro, e com a placa desligada do estator, faz-se a
verificação dos díodos.
Para verificar os díodos tem de se ter em conta as suas
características construtivas, em função disso verificar se passa
corrente ou não.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DA PLACA RECTIFICADORA – SEIS DÍODOS

Alternador
 VERIFICAÇÃO DA PLACA RECTIFICADORA – NOVE DÍODOS

Alternador
 VERIFICAÇÃO DA PLACA RECTIFICADORA – MODERNO

Alternador
 VERIFICAÇÃO DA PLACA RECTIFICADORA
No caso de algum díodos estar avariado terá de se substituir a placa.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DO REGULADOR DE TENSÃO
Apenas os reguladores electromagnéticos podem ser reparados ou
ajustados, ao contrário dos reguladores electrónicos que terão de ser
substituídos caso avariem.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DO PORTA-ESCOVAS
As escovas são componentes de desgaste e por isso quase sempre
que se faz uma revisão ou reparação de um alternador, estas são
substituídas. Pode-se substituir apenas as escovas ou o porta-
escovas completo dependendo do alternador.
As molas e os fios de ligação também são sujeitos a verificação e se
necessário substituição.

Alternador
 VERIFICAÇÃO DO PORTA-ESCOVAS

Alternador
 BIBLIOGRAFIA
 “Alternadores” – BOSCH – Ref: 198722430
 http://www.mecanicavirtual.org – Curso de alternadores
 Catálogo “Alternadores, Motores de Arranque e Principais
Componentes” – BOSCH

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