Principios De Electronica

Principios de Electrónica Automotriz

Ing. Jhohann Fabián Salazar L

CAPITULO 2

Fuentes de Alimentación y su regulación

Fuentes de alimentación eléctrica: Todo sistema eléctrico debe ser alimentado por una fuente

de alimentación, esta fuente puede ser una batería, la red eléctrica local, un panel solar, o

cualquier medio que me permita generar la corriente eléctrica necesaria para suplir nuestra

necesidad. Cuando nuestro equipo debe trabajar con corriente DC, la podemos tomar de una

batería, pero esta tiene el problema de que su duración no es infinita y debe ser cargada en

intervalos regulares de tiempo. Para realizar esta carga, debemos tomar la alimentación de

otra fuente, que generalmente es una fuente AC, como es el caso en los automóviles. Para

entender como funciona este proceso trataremos de analizar en este capitulo las técnicas de

conversión de AC a DC.

La batería y su constitución física.

Figura 1. Constitución física de una batería

La batería tiene un determinado numero de

celdas, unidas por medio de barras

metálicas, cada celda acumula algo mas de

dos voltios. Las baterías para automóviles

tienen 6 celdas, que unidas dan un total de

12 voltios.

Cada celda, consta de dos juegos de placas,

o electrodos inmersos en una solución de

agua y ácido sulfúrico llamado electrolito. Un

juego de placas esta hecho de peroxido de

plomo y el otro, de plomo poroso.

Al funcionar la celda, el ácido reacciona y

convierte la energía química en energía

eléctrica. En las placas de peroxido de plomo

se genera carga positiva (+) y en las de

plomo poroso carga negativa (-).La corriente

eléctrica, que se mide en amperios circula

por el sistema eléctrico desde un terminal de

la batería hasta el otro activando el

electrolito. Conforme continua la reacción

química, se forma sulfato de plomo en la

superficie de ambos juegos de placas, y el

ácido sulfúrico se diluye gradualmente.

Cuando la superficie de ambos juegos de

placas se cubre completamente con el sulfato

de plomo, se descarga la batería. Al

recargarlo con una corriente eléctrica, las

placas vuelven a su estado original, y el ácido

sulfúrico se regenera.

Con el tiempo, las baterías dejan de

funcionar, y no se pueden recargar, debido a

que las placas están cubiertas, con una capa

de sulfato, tan gruesa que la carga no pasa a

través de ellas; o bien las placas se

desintegran; o hay fugas de corriente entre

las placas de la celda, lo que puede provocar

un cortocircuito.

La energía eléctrica se almacena y se

produce por dos placas metálicas sumergidas

en una solución química (electrolito) a mayor

superficie de las placas se almacena mas

energía

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Figura 2. Placas internas.

Los separadores porosos no son conductores,

y evitan cortocircuitos, cada grupo forma una

celda con un voltaje algo superior a los 2

voltios. El voltaje de cada celda es el mismo

sin importar su tamaño y el numero de

placas. Para lograr voltajes mas altos las

celdas se deben conectar en serie ( por

ejemplo 6 celdas producirán 12 voltios)

Figura 3 Alineación de placas.

Para arrancar el motor se necesita la máxima

corriente de la batería; en el corto periodo en

que funciona el motor de arranque puede

consumir hasta 400 amperes; debido a este

alto consumo no se debe hacer funcionar el

motor de arranque mas de 30 segundos

continuos; debe dejarse un minuto de

intervalo para reducir la posibilidad de una

descarga total, de la batería, o un

sobrecalentamiento en las partes internas del

motor de arranque.

Un motor grande necesita, mínimo una

batería de 400 Amperes para arrancar, y un

motor pequeño solo necesita uno de 250 A

Una de las fallas mas común en las baterías,

sin importar si estas sean nuevas o usadas,

es la siguiente: Cuando usted quiere activar

el motor de arranque, solo escucha un

chasquido y después de intentarlo varias

veces, el motor de arranque reacciona y da

vueltas. Usted piensa que el motor de

arranque no sirve y lo hace reparar o lo

cambia por uno nuevo, pero se da cuenta

que el problema persiste.

Pero; lo ultimo que se le puede ocurrir es

que la batería no sirve; es mas; si lo lleva a

la refaccionaría donde lo compro le dirán que

usted esta loco, porque la batería esta en

perfectas condiciones.

En conclusión, si usted encuentra este tipo

de falla en su vehículo, intente con otra

batería; y si usted nota que con otra batería

desaparece el problema, agarre la batería de

su vehículo; y aun siendo nueva haga que se

la cambien., Es difícil detectar esta falla, en

las baterías debido a que cuando se activan

desaparece el problema; que solo se

presenta cuando el sulfato de plomo cubre la

superficie de las placas.

Fuentes de voltaje DC.

Rectificación por diodos:

Recordando el funcionamiento de los diodos,

visto en el anterior capitulo, podemos

recordar una de sus características, la cual es

que permite el paso de [+] a [-], o sea de

ánodo a cátodo.

Figura 4. Curva características del Diodo

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Aprovechando esta característica podemos

convertir la corriente alterna en corriente DC,

lo cual nos permite crear un sin numero de

aplicaciones, que para nuestro caso son las

fuentes de voltaje DC reguladas y no

reguladas.

Figura 5. Rectificación de media Onda.

Este tipo de rectificación tiene la

característica de ser económica y sencilla,

pero su eficiencia en baja, y el valor DC esta

dado por :

Vdc = 0.318Vpp.

Para mejorar este tipo de rectificación

podemos adicionar otro diodo y hacer

rectificación de onda completa.

Figura 6. Rectificación de onda completa.

Este tipo de rectificación es mejor que la de

media onda ya que el valor DC aumenta y

esta dado por:

Vdc = 0.636Vpp.

Aunque esta configuración nos da un mejor

desempeño, es necesario tener un

transformador con TAP central, existe otra

configuración que nos permite eliminar el

TAP central y poder rectificar en onda

completa, el dispositivo que nos permite

hacer esto, se llama el puente rectificador.

Figura 7. Puente rectificador.

El puente rectificador realmente es un

puente de diodo organizados en forma tal

que es posible rectificar una señal en sus dos

ciclos y podemos eliminar el TAP central que

se necesitaba en el rectificador con dos

diodos.

Filtrado

Hasta ahora tenemos una señal rectificada,

pero aun contiene unos valores de corriente

alterna muy alto, tal como lo indican las

graficas del osciloscopio.

Para eliminar estos valores de corriente

alterna y realmente tener una mejor

aproximación a una corriente directa,

debemos filtrar nuestra señal. Esto lo

podemos hacer mediante un capacitor en

paralelo con el puente de diodos.

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Figura 8. Señal filtrada.

En este momento tenemos una corriente de

valor DC. Se debe tener en cuenta que el

valor DC puede cambiar de acuerdo a la

carga y/o al valor de nuestro capacitor.

Este sistema es el llamado fuente de voltaje

no regulado. Es no regulado debido a que si

varia la señal de entrada, también cambia la

señal de salida.

Laboratorio #2.

Montaje de un cargador de baterías:

Figura 9. Cargador de Baterías para auto.

Laboratorio #3

Fuente regulada y variable de voltaje.

Figura 10. Fuente regulada de voltaje.

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El alternador como Generador de

Corriente AC.

El alternador es el encargado de proporcionar

la energía eléctrica necesaria a los

consumidores del automóvil (encendido,

luces, motores de limpia-parabrisas, cierre

centralizado, etc.), también sirve para cargar

la batería. Antiguamente en los coches se

montaba una dinamo en vez de un

alternador, pero se dejo de usar por que el

alternador tiene menor volumen y peso para

una misma potencia útil. Además el

alternador entrega su potencia nominal a un

régimen de revoluciones bajo; esto le hace

ideal para vehículos que circulan

frecuentemente en ciudad, ya que el

alternador carga la batería incluso con el

motor funcionando a relentí.

El circuito que rodea el alternador se

denomina circuito de carga que esta formado

...