Funcionamiento y Componentes Clave del Alternador Automotriz

Principio de Funcionamiento del Alternador

El alternador es un componente esencial en el sistema eléctrico de un vehículo, cuya función principal es transformar energía mecánica en energía eléctrica. Esta energía generada se destina a recargar la batería y a abastecer de corriente a todos los servicios eléctricos del automóvil. Su operación se fundamenta en el principio de inducción electromagnética: se aprovecha la fuerza electromotriz (FEM) que se crea cuando un conductor eléctrico interrumpe las líneas de fuerza de un campo magnético. Al presentarse el polo norte de un imán a una bobina, esta es afectada por el campo magnético, induciendo una FEM. Si el polo sur se acerca, la FEM generada es de sentido contrario. Dado que los polos del rotor cambian de posición respecto a la bobina del estator, se induce una FEM alterna, cuya magnitud y sentido varían de forma continua.

Componentes Fundamentales del Alternador

Estator

El estator es el componente estacionario del alternador. Está constituido por un paquete de láminas de acero, ensambladas formando una corona circular. En su diámetro interior, presenta ranuras donde se alojan las bobinas del inducido, las cuales están debidamente aisladas para prevenir cortocircuitos.

Rotor

El rotor es un conjunto robusto y dinámicamente equilibrado. Está compuesto por un eje de acero que se apoya en las carcasas a través de dos cojinetes de bolas. Sobre el eje se montan las dos mitades de las piezas que forman los polos del rotor, diseñadas con forma de garra y acopladas entre sí. En el interior del rotor se aloja una bobina, que constituye el devanado de excitación. Los extremos de esta bobina se conectan a anillos rozantes, los cuales están aislados del eje. Las escobillas rozan contra estos anillos, permitiendo la entrada y salida de corriente hacia la bobina del rotor. El paso de corriente a través de ellas genera un campo magnético, el cual es reforzado por el núcleo. La polaridad de los polos (norte o sur) en las garras del rotor depende del sentido de la corriente. Si no circula corriente por la bobina de excitación, no se genera campo magnético inductor y, por lo tanto, no se induce FEM, independientemente de la velocidad de giro del rotor. El rotor recibe el movimiento mecánico directamente del motor de combustión del vehículo.

Puente Rectificador

El puente rectificador, comúnmente formado por un conjunto de diodos (hexadiodo o nonadiodo), se encarga de convertir la corriente alterna (AC) generada por el estator en corriente continua (DC), necesaria para cargar la batería y alimentar los sistemas del vehículo. Las salidas de los arrollamientos inducidos del estator se conectan a este puente. Típicamente, tres diodos se conectan a masa y los otros tres al borne de salida de corriente del alternador. El lado libre de los seis diodos se conecta a los extremos de las fases del estator.

Carcasa Lado Anillos Rozantes

Esta pieza, fabricada en aluminio, aloja el portaescobillas. De ella emergen los bornes de conexión del alternador. En su interior se encuentra el cojinete que soporta el extremo del eje del rotor. Además, presenta orificios diseñados para facilitar la entrada o salida del flujo de aire generado por el ventilador, crucial para la refrigeración del alternador.

Carcasa Lado Accionamiento

Fabricada también en aluminio fundido, esta carcasa alberga el otro cojinete de apoyo del eje del rotor. Incorpora bridas que permiten la sujeción segura del alternador al bloque motor del vehículo. Al igual que la otra carcasa, cuenta con orificios para el paso del aire del ventilador.

Escobillas

La misión de las escobillas es transmitir la corriente eléctrica a la bobina de excitación del rotor, a través de los anillos rozantes. Generalmente, un portaescobillas aloja dos escobillas: una positiva, aislada de masa, y una negativa, que está en contacto con masa a través del tornillo que sujeta el portaescobillas.

Ventilador y Polea

Para asegurar una adecuada refrigeración del alternador durante su funcionamiento, se instala un ventilador. Este ventilador se sitúa detrás de la polea de arrastre, la cual recibe el movimiento del motor, y está diseñado para generar un potente flujo de aire que disipa el calor.

Regulador de Voltaje

El regulador es un componente electrónico crucial que controla la corriente de excitación que llega al devanado del rotor a través de la escobilla positiva y su respectivo anillo. Su función es mantener la tensión de salida del alternador dentro de un rango estable, típicamente alrededor de los 14V para sistemas de baterías de 12V. Cuando la tensión generada excede este umbral, el regulador interrumpe momentáneamente la corriente de excitación. Esto reduce el campo magnético del rotor y, consecuentemente, la tensión generada. Una vez que la tensión desciende por debajo del límite, el regulador vuelve a permitir el paso de corriente de excitación, reiniciando el ciclo de regulación.