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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL

CIRCUITO DE ARRANQUE DEL AUTOMÓVIL

Información destinada a identificar los componentes del circuito de arranque, su función, operación y procedimientos de mantenimiento.

El motor de combustión interna no es capaz de arrancar por si solo. Los motores de automóviles (tanto de encendido a chispa como diesel) son arrancados por un motor eléctrico pequeño pero potente. Este motor es llamado un , burro de arranque, o arrancador.

La batería envía corriente al motor de arranque cuando el operador gira el interruptor de encendido (llave de encendido) para arrancar. Esto hace que un engranaje de piñón en el motor de arranque engrane con los dientes del engranaje de anillo, girando con ello el cigüeñal del motor para el arranque.

El circuito de arranque típico consiste en la batería, el y el mecanismo de accionamiento, el interruptor de encendido, el relé de arranque o , un interruptor de seguridad neutro (transmisiones automáticas), y el cableado para conectar estos componentes.

MOTOR DE ARRANQUE

El motor de arranque (Fig. 2-37) convierte la energía eléctrica de la batería en energía mecánica o giratoria para arrancar el motor. Mientras la batería suministra la energía para arrancar el vehículo, el motor de arranque es realmente lo que  pone el motor en marcha. La batería suministra una pequeña cantidad de energía para el motor de arranque. El motor de arranque entonces gira la rueda volante, lo que mueve el cigüeñal e inicia el movimiento de los pistones del motor. Es por eso que este intrincado proceso es clave para asegurar que el motor de arranque funciona

La principal diferencia entre un motor de arranque eléctrico y un generador eléctrico es que en un generador, la rotación del en un campo magnético produce un voltaje. En un motor, la corriente se envía a través del inducido y el campo, la atracción y la repulsión entre los polos magnéticos de la bobina de campo e inducido alternativamente empujan y tiran del inducido a su alrededor. Esta rotación (energía mecánica), cuando está debidamente conectado al volante de un motor, hace que el cigüeñal del motor gire.

Construcción de motor de arranque

La construcción de todos los motores de arranque es muy similar. Hay, sin embargo, pequeñas variaciones de diseño. Las partes principales de un motor de arranque son las siguientes:

Inducido :  los arrollamientos del inducido, el núcleo, el eje motor de arranque, y el montaje del colector que giran dentro de un campo estacionario.

Extremo del bastidor de colector:  extremo de carcasa  de las escobillas, resortes de escobillas, y los bujes del eje.

Figura 2-37 -. Motor de arranque típico

Piñón de impulsión: Engranaje de piñón, mecanismo de accionamiento de piñón, y la solenoide.

Carcasa de campo: El cuerpo central que contiene las bobinas de campo y los zapatas polares.

Bastidor terminal : Extremo de la carcasa o bastidor terminal alrededor del engranaje de piñón, que tiene un buje para el eje del inducido.

Inducido: El conjunto de inducido se compone de un eje del inducido, núcleo de el inducido, colector, y bobinas del .

El eje del inducido soporta al inducido a medida que éste gira en el interior de la carcasa del arrancador. El núcleo del inducido está hecho de hierro y tiene las bobinas del inducido en su lugar. El hierro aumenta la intensidad del campo magnético de los devanados.

El colector sirve como una conexión eléctrica deslizante entre los devanados del motor y las escobillas y está montado en un extremo del eje del inducido. El conmutador tiene muchos segmentos que están aislados unos de otros. Como los devanados giran lejos de la pieza polar (pieza), los segmentos del conmutador cambian la conexión eléctrica entre las escobillas y los bobinados. Esta acción invierte el campo magnético alrededor de los arrollamientos. La constante de conexión eléctrica cambiante en los devanados del motor mantiene el giro.

Bastidor terminal del colector: El bastidor terminal del colector aloja las escobillas, resorte de escobillas,  el buje del eje del inducido.

Las escobillas de se desplazan sobre la parte superior del colector. Se deslizan en el colector para llevar corriente de la batería a los devanados rotantes. Los resortes empujan a las escobillas para mantener el contacto con el colector a medida que gira, de manera que no haya  interrupciones de energía.  El cojinete del eje del inducido soporta el extremo del colector del eje del inducido.

Conjunto de accionamiento de piñón

El conjunto de accionamiento de piñón incluye el piñón del diferencial, el mecanismo de arrastre de piñón, y el solenoide. Hay dos formas de que un motor de arranque puede engranar el piñón: (1) con una pieza polar móvil de la que se acopla  el engranaje de piñón y (2) con un solenoide y  palanca de cambio que se acople con el engranaje de piñón.

El engranaje de piñón es un engranaje pequeño en el eje del inducido que se acopla con el engranaje de corona del volante. La mayoría de los engranajes de piñón de arranque se construyen como parte de un mecanismo de accionamiento de piñón. El mecanismo de accionamiento de piñón se desliza sobre un extremo del eje del inducido de arranque. El mecanismo de accionamiento de piñón encontrado en los motores de arranque que usted encontrará son de tres diseños: conjunto impulsor, piñón arranque o  “ ” ; embrague de contravuelta y el mecanismo de transmisión Dyer.

El conjunto impulsor, piñón arranque o “Bendix”  (fig. 2-38) se basa en el principio de inercia para hacer que el engranaje de piñón engrane con el engranaje de corona. Cuando el arranque del motor no está activado, el engranaje de piñón no está engranado y está totalmente alejado de la corona dentada. Cuando el interruptor de encendido está activado, la tensión total de la batería se aplica al motor de arranque, y el inducido inmediatamente comienza a girar a alta velocidad.

El piñón, teniendo peso en un lado y con roscas internas de tornillo, no gira con el eje inmediatamente sino que debido a la inercia se desplaza hacia delante en el casquillo roscado giratorio hasta que se acopla con la rueda volante (corona dentada). Si los dientes del engranaje de piñón y la rueda volante no se engranan, el resorte de accionamiento permite que el piñón  gire y obliga al mismo a engranar con la rueda volante. Cuando el engranaje de piñón se acopla completamente con la corona dentada o rueda volante, el piñón se acciona mediante el motor de arranque a través de la unidad de resorte comprimido y arranca el motor. El resorte de accionamiento actúa como un soporte de presión mientras el motor está siendo arrancado contra la compresión. El mismo también rompe la severidad del choque sobre los dientes cuando el mecanismo engrana y cuando el motor produce el retroceso debido a la ignición. Cuando el motor arranca y funciona con su propia potencia, la rueda volante acciona el piñón a una mayor velocidad que lo hace el . Esta acción hace que el piñón gire en la dirección opuesta sobre la manga roscada y se desacople automáticamente de la corona dentada. Esto evita que el motor arrastre al motor de arranque.

El embrague de rueda libre  o de contravuelta (fig. 2-39) proporciona un engrane y desengrane positivo del del motor de arranque y la rueda volante. El eje de inducido del motor de arranque acciona el conjunto de cuerpo y manga del embrague. El conjunto del rotor está conectado al  engranaje de piñón que engrana con la corona dentada del motor. Rodillos de acero presionados por resorte se encuentran en muescas cónicas entre el cuerpo y el rotor. Los resortes y émbolos mantienen los rodillos en posición en las muescas cónicas. Cuando el eje del inducido gira, los rodillos se atascan entre las superficies con muescas, forzando a los miembros interior y exterior del conjunto a girar como una unidad y arrancar el motor.

Figura 2-38 -. Motor de arranque con una unidad de .

Figura 2-39 -. Embrague de rueda libre típico

Después de arrancar el motor, la rueda volante gira más rápido que el engranaje de , lo que tiende a mover de nuevo los rodillos contra los émbolos, y produciendo así una acción de rueda libre. Esta acción evita el exceso de velocidad del motor de arranque. Cuando el motor de arranque es liberado, el collar y el conjunto de resorte empuja al piñón fuera de engrane con la rueda volante.

La unidad DYER (fig. 2-40) proporciona un engranaje completo y positivo de piñón y rueda volante antes de que el motor de arranque se active. Combina los principios tanto del Bendix como de las unidades de embrague de rueda libre y se utiliza en motores de servicio pesado.

Un solenoide de arranque se utiliza para realizar la conexión eléctrica entre la batería y el motor de arranque. El solenoide de arranque es un interruptor electromagnético, es similar a otros relés, pero es capaz de manejar mayores niveles de corriente. Un solenoide de arranque, dependiendo del diseño del motor de arranque, tiene las siguientes funciones:

  • Cierra el circuito batería a arrancador
  • Acelera el engrane del engranaje de piñón de arranque con la rueda volante.
  • Puentea el alambre de resistencia en el circuito de encendido.

Figura 2-40 -. Unidad Dyer.

Figura 2-40 (a). Un motor de arranque con un accionamiento de cambio Dyer

El solenoide de arranque puede estar ubicado lejos o sobre el motor de arranque. Cuando se monta fuera del motor de arranque, el solenoide sólo establece e interrumpe la conexión eléctrica. Cuando se monta en el motor de arranque, éste también desliza el engranaje de piñón sobre la rueda volante.

En funcionamiento, el solenoide se activa cuando el interruptor de encendido es accionado o cuando el botón de arranque es presionado. Esta acción hace que la corriente fluya a través del solenoide (causando una atracción magnética del émbolo) a tierra. El movimiento del émbolo hace que la palanca de cambio acople el con la corona dentada o rueda volante. Después de que el piñón está engranado, el recorrido adicional del émbolo hace que los contactos en el interior del solenoide se cierren y se conecte directamente a la batería del motor de arranque.

Si el arranque continúa después de que el circuito de control está roto, es más probable que sea causado por tanto por devanados de en cortocircuito o por la unión del émbolo en el solenoide. El bajo voltaje de la batería es a menudo la causa de que el arrancador haga un sonido de clic. Cuando esto ocurre, revise la limpieza y estanqueidad de todas las conexiones del circuito de arranque.

BASTIDOR DE CAMPO

El bastidor del campo es la carcasa central que sostiene las bobinas de campo y zapatas polares.

La bobina de campo (devanado) es un conjunto estacionario de devanados que crea un fuerte campo magnético alrededor del inducido del motor. Cuando la corriente fluye a través del bobinado, el campo magnético entre las piezas polares se hace muy grande. Actuando contra el campo magnético creado por el inducido, esta acción hace girar el motor con potencia extra. Los bobinados de campo varían de acuerdo con la aplicación del motor de arranque. Las configuraciones más populares son los siguientes (Fig. 2-41):

Dos devanados paralelos: El cableado de las dos bobinas de campo en paralelo aumentará su fuerza, ya que reciben voltaje completo. Nótese que se utilizan dos zapatas polares adicionales. A pesar de que no tienen bobinados, su presencia reforzará aún más el campo magnético.

Cuatro arrollamientos en serie-paralelo: El cableado de cuatro bobinas de campo en una combinación en serie-paralelo crea un campo magnético más fuerte que la configuración de campo de dos bobinas.

Cuatro arrollamientos en serie: El cableado de cuatro bobinas de campo en serie ofrece una gran cantidad de par a baja velocidad, lo cual es deseable para motores de arranque de automóviles. Sin embargo, los motores bobinados en serie pueden alcanzar un exceso de velocidad si se los hace marchar libres hasta el punto en que se destruirán a sí mismos.

Figura 2-41 -. Configuraciones de devanado de campo.

Seis devanados, serie-paralelo

Tres pares de bobinas de campo bobinado en serie proporcionar el campo magnético de un motor de arranque de trabajo pesado. Esta configuración utiliza seis escobillas.

Tres devanados, dos en serie, una derivación

El uso de una bobina llena que se deriva a masa en un motor arrollado en serie controla la velocidad del motor. Debido a que la bobina de derivación no se ve afectada por la velocidad, consumirá una fuerte corriente constante, limitando la velocidad.

Extremo del bastidor impulsor  

El extremo bastidor de accionamiento o impulsor (también estructura de soporte de accionamiento, bastidor terminal impulsor, etc. ) está diseñado para proteger el piñón de arrastre de los daños y para contener al eje del inducido. El extremo del bastidor de accionamiento del motor de arranque contiene un casquillo para evitar el desgaste entre el eje del inducido y el extremo bastidor de accionamiento

Tipos de motores de arranque

Hay dos tipos de motores de arranque que usted encontrará en el equipo. Estos son el motor de arranque de accionamiento directo y el motor de arranque de doble reducción. Todos los motores de arranque requieren el uso de engranajes de reducción para proporcionar la ventaja mecánica necesaria para girar la rueda volante y el cigüeñal.

Arranque de accionamiento directo

Los motores de arranque de accionamiento directo hacen uso de un engranaje de piñón sobre el eje del inducido del motor de arranque. Este engranaje engrana con los dientes en el engranaje de rueda volante. Hay entre 10 a 16 dientes sobre la corona dentada o rueda volante para cada uno en el engranaje de piñón. Por lo tanto, el motor de arranque gira de 10 a 16 veces por cada revolución de rueda volante. En funcionamiento, el inducido del motor de arranque gira a una velocidad de 2.000 a 3.000 revoluciones por minuto, rotando así al cigüeñal del motor a velocidades de hasta 200 revoluciones por minuto.

Arranque de reducción doble

El motor de arranque de doble reducción hace uso de engranajes de reducción en el motor de arranque y la reducción entre el piñón de arrastre y la rueda volante. El cabezal de reducción de engranajes de la unidad se utiliza en equipos de trabajo pesado.

La Figura 2-42 muestra un reductor arrancador típico. El engranaje sobre eje del inducido no encaja directamente con los dientes de la rueda volante, sino con un engranaje intermedio que acciona el piñón de arrastre. Esta acción proporciona impulsión adicional, o par de arranque y una mayor potencia de arranque. El inducido de un motor de arranque con un cabezal reductor de engranajes de accionamiento puede girar hasta 40 revoluciones por cada revolución de la rueda volante del motor.

Figura 2-42 -. Reductor de arranque

Interruptor de seguridad neutral

Los vehículos equipados con transmisiones automáticas requieren el uso de un interruptor de seguridad neutral o de punto muerto. El interruptor de seguridad neutral evita que el motor se ponga en marcha a menos que el selector de cambios de la transmisión esté en neutral o estacionamiento. El mismo desactiva el circuito de arranque cuando hay una marcha puesta. Esta característica de seguridad impide el arranque accidental de un vehículo en marcha, lo que puede resultar en lesiones personales y daños al vehículo.

El interruptor de seguridad neutral está cableado en el circuito que va al solenoide de arranque. Cuando la transmisión está en una marcha adelante o marcha atrás, el interruptor está en la posición de desconectado. Esta acción evita que la corriente active el solenoide y el motor de arranque cuando el interruptor de encendido se gira a la posición inicial. Cuando la transmisión está en punto muerto o estacionado, el interruptor está cerrado (conectado), lo que permite que la corriente fluya al motor de arranque cuando se active el encendido.

Un interruptor de seguridad neutral desajustado o fallado puede evitar que el motor arranque. Si el vehículo no arranca, usted debe comprobar la acción del interruptor de seguridad neutral al mover la palanca de cambios en varias posiciones al intentar arrancar el vehículo. Si el motor de arranque empieza a funcionar, el interruptor debe ser reajustado.

Para volver a ajustar un interruptor de seguridad neutral, afloje los tornillos que sujetan el interruptor. Con el interruptor suelto, coloque la palanca de cambios en estacionamiento (P). A continuación, mientras mantiene pulsado el interruptor de encendido en la posición ARRANQUE, deslice el interruptor de punto muerto sobre su montura hasta que el motor se ponga en marcha. Sin mover el interruptor, apriete los tornillos. El motor ahora debe ahora arrancar con la palanca de cambios en estacionamiento o punto muerto. Comprobar el correcto funcionamiento después del ajuste.

Si mediante el ajuste del interruptor para operación normal no se reanuda, puede que sea necesario poner a prueba el interruptor. Todo lo que se requiere para poner a prueba el interruptor es una luz de prueba de 12 voltios.

Para probar el interruptor, toque con la luz de prueba la conexión del cable de salida del interruptor mientras mueve la palanca de cambios. La luz debe brillar a medida que la palanca de cambio es deslizada hacia estacionamiento o punto muerto. La luz no debería funcionar en cualquier otra posición. Si la luz no funciona correctamente, revise el mecanismo que acciona el interruptor. Si el problema está en el interruptor, reemplácelo.

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