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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL

CIRCUITO DE ARRANQUE DEL AUTOMÓVIL

En los primeros días del automóvil, el vehículo no tenía un motor de arranque. El operador tenía que usar una manivela de arranque para hacer girar el motor a mano. Charles F. Kettering inventó el primer "arranque automático" eléctrico, que fue desarrollado y construido por Planta Eléctrica Delco. El motor de arranque apareció por primera vez en el Cadillac de 1912 y era en realidad, una combinación de arranque y generador.

Los motores eléctricos han jugado un papel crucial en la evolución de la industria automotriz. Las tendencias existentes hacia una mayor electrificación de los automóviles indican un aumento adicional en el despliegue de dispositivos de energía electromecánica en los próximos años. Debido a los incentivos históricos, técnicos y económicos, las máquinas de corriente continua a escobillas (carbones) han sido la opción favorita para numerosas aplicaciones automotrices que van desde motores de arranque o “burros de arranque” hasta dispositivos auxiliares. La facilidad de control, la inversión de capital y el costo relativamente bajo de fabricación en comparación con otros dispositivos de conversión de energía se encuentran entre las principales razones para justificar el uso sustancial de las máquinas eléctricas de corriente continua con escobillas, a medida que surgen tecnologías avanzadas de accionamiento del motor. Si bien el mantenimiento y la durabilidad aún se consideran los principales factores que lo impiden, una compacidad impresionante y una eficiencia relativamente alta parecen tener mayor importancia en la industria automotriz. La introducción de la electrónica de potencia en productos automotrices en las últimas décadas ha allanado aún más el camino para un rendimiento de alto grado y flexibilidad en aplicaciones de cuatro cuadrantes. Sin embargo, debe mencionarse que las unidades de conmutador con escobillas se emplean principalmente para motores de menor tamaño; por lo tanto, las prácticas de diseño deben realizarse en el contexto de la aplicación para mantener el sentido comercial y de ingeniería.

La siguiente 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.

Circuitos de motor de arranque

El sistema de arranque del vehículo consta de dos circuitos: el circuito de control de arranque y el circuito de alimentación del motor. Estos circuitos están separados pero relacionados. El circuito de control consiste en el sector de arranque del interruptor de encendido, el interruptor de seguridad de arranque (si corresponde) y el conductor del cable para conectar estos componentes al relé o solenoide. El circuito de alimentación del motor consiste en cables de batería de gran sección desde la batería hasta el relé y el motor de arranque o directamente al solenoide si el motor de arranque está así equipado.

Componentes del circuito de control de arranque

Interruptores magnéticos

El motor de arranque requiere grandes cantidades de corriente (hasta 300 amperios) para generar el par necesario para hacer girar el motor. Los conductores utilizados para transportar esta cantidad de corriente (cables de batería) deben ser lo suficientemente grandes como para manejar la corriente con muy poca caída de voltaje. No sería práctico colocar un conductor de este tamaño en el mazo de cables que van al interruptor de encendido. Para proporcionar control de la elevada corriente, todos los sistemas de arranque contienen algún tipo de interruptor magnético. Hay dos tipos básicos de interruptores magnéticos utilizados: el solenoide y el relé.

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.

Los motores de arranque tienen resistencia dinámica al flujo de corriente. Cuando estos elementos funcionan, la corriente no puede atravesarlos lo suficientemente rápido. A medida que la armadura se mueve más allá de las escobillas en el motor de manivela, el flujo de corriente no es continuo porque la corriente se dirige a diferentes partes del devanado de la armadura debido a la colocación del punto de contacto debajo de la escobilla. Un motor de arranque que esté bloqueado puede tener un consumo de corriente muy alto.

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

Figura : inducido del 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.

El inducido está construido con un núcleo laminado hecho de varios estampados finos de hierro que se colocan uno al lado del otro. La construcción laminada se utiliza porque, en un núcleo de hierro sólido, los campos magnéticos generarían corrientes parásitas. Estos son contra voltajes inducidos en un núcleo. Producen la acumulación de calor en el núcleo y un desperdicio de energía. Mediante el uso de la construcción laminada, las corrientes parásitas en el núcleo se minimizan.

Figura : Construcción de laminación típica de inducido

Las ranuras en el diámetro exterior de las laminaciones sostienen los devanados del inducido. Las espiras del bobinado se encuentran devanadas alrededor del núcleo y están conectadas al conmutador. Cada segmento del conmutador (bloque de delgas y carbones) está aislado de los segmentos adyacentes. Un inducido típico puede tener más de 30 segmentos de conmutador.

Un eje de acero va colocado en el orificio central de las laminaciones de núcleo. El conmutador se encuentra aislado del eje.

Se utilizan dos patrones básicos de bobinado en el inducido: bobinado imbricado y bobinado ondulado. En el devanado imbricado, los dos extremos del devanado están conectados a segmentos de conmutador adyacentes (Figura). En este patrón, los cables que pasan por debajo de un campo polar tienen su corriente fluyendo en la misma dirección.

Figura : Devanado imbricado

En el patrón de devanado ondulado, cada extremo del devanado se conecta a segmentos del conmutador que están separados 90 o 180 grados (Figura). En este patrón de diseño, algunos devanados no tendrán flujo de corriente en ciertas posiciones de rotación del inducido. Esto ocurre porque los extremos del segmento del circuito de bobinado están en contacto con escobillas o carbones que tienen la misma polaridad. El patrón de devanado ondulado es el más utilizado debido a su menor resistencia.

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

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.

Figura 2-37 -. Motor de arranque típico

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.

Solenoides montados sobre el motor de arranque.

Un solenoide es un dispositivo electromagnético que utiliza el movimiento de un vástago para ejercer una fuerza de tracción o retención. En el sistema de arranque accionado por solenoide, el solenoide está montado directamente encima del motor de arranque. El interruptor de solenoide en un motor de arranque realiza dos funciones: cierra el circuito entre la batería y el motor de arranque. Después mueve el engranaje de piñón del motor de arranque para que engrane con la corona dentada. Esto se logra mediante un enlace entre el vástago del solenoide y la palanca de cambios en el motor de arranque. En el pasado, el método más común para energizar el solenoide era directamente desde la batería a través del interruptor de encendido. Sin embargo, la mayoría de los vehículos actuales utilizan un relé de arranque junto con un solenoide. El relé se usa para reducir la intensidad de flujo de corriente a través del interruptor de encendido y generalmente es controlado por el Módulo de Control del Tren de Potencia  (PCM).

Cuando el circuito está cerrado y la corriente fluye hacia el solenoide, la corriente desde la batería se dirige a los devanados de atracción y de retención. Debido a que se puede requerir hasta 50 amperios para crear una fuerza magnética lo suficientemente grande como para empujar el émbolo, ambos devanados se energizan para crear un campo magnético combinado que tira del émbolo. Una vez que se mueve el émbolo o vástago, se reduce la corriente requerida para sostener el mismo. Esto permite que la corriente que se usó para mover el vástago se use para girar el motor de arranque.

Cuando el interruptor de encendido se coloca en la posición de ARRANQUE, se aplica voltaje al terminal S del solenoide. El devanado de retención tiene su propia conexión a masa por la carcasa del solenoide.

La conexión a masa del devanado de atracción se produce a través del motor de arranque. La corriente fluirá a través de ambos devanados para producir un fuerte campo magnético. Cuando el vástago se pone en contacto con la batería principal y los terminales del motor, el devanado de atracción se desactiva. El devanado de atracción no se activa porque el contacto coloca el voltaje de la batería a ambos lados de la bobina .

La corriente que se dirigió a través del bobinado de atracción ahora se envía al motor.

Figura 2-39a. Esquema del circuito del motor de arranque operado por solenoide.

Figura 2-39b: Una vez que el disco de contacto cierra los terminales (s - llave de encendido) , el devanado de retención es el único que se energiza.

Debido a que el disco de contacto no cierra el circuito desde la batería hasta el motor de arranque hasta que el vástago haya movido la palanca de cambios, el engranaje del piñón está completamente engranado con el volante de inercia antes de que la armadura comience a girar.

Después de arrancar el motor, al soltar la llave en la posición MARCHA se abre el circuito de control. Ya no se suministra voltaje a los devanados de retención, y el resorte de retorno hace que el émbolo vuelva a su posición neutral. En las Figuras 2+-39a y 2-39b, se ilustra un terminal R. Este terminal proporciona corriente al circuito de derivación de encendido que se utiliza para proporcionar voltaje de batería completo a la bobina de encendido mientras el motor está arrancando. Este circuito pasa por alto la resistencia de balasto. El circuito de derivación no se usa actualmente en la mayoría de los sistemas de encendido.

Un problema común con el circuito de control es que un voltaje bajo del sistema o una apertura en los devanados de retención provocarán una acción oscilante. La combinación del devanado de atracción y el devanado de retención es suficiente para mover el émbolo. Sin embargo, una vez que los contactos estén cerrados, no hay fuerza magnética suficiente para mantener el émbolo en su lugar. Esta condición es reconocible por una serie de clics cuando el interruptor de encendido se gira a la posición de ARRANQUE. Antes de reemplazar el solenoide, verifique el estado de la batería; una carga baja de la batería causará el mismo síntoma.

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 par electromagnético en los accionamientos de motores de CC con escobillas puede verse como un producto de interacción entre dos campos magnéticos construidos por el inducido (devanado del rotor) y el campo (imán permanente en el estator).

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

Las bobinas de campo son electroimanes construidos con cintas de alambre o bobinas enrolladas alrededor de una zapata. Las zapatas están hechas de hierro pesado. Las bobinas de campo están unidas al interior de la carcasa del motor de arranque . La mayoría de los motores de arranque usan cuatro bobinas de campo. Las zapatas polares de hierro y la carcasa del motor de arranque de hierro trabajan juntas para aumentar y concentrar la intensidad de campo de las bobinas de campo .

Cuando la corriente fluye a través de las bobinas de campo, se crean fuertes campos electromagnéticos estacionarios. Los campos tienen una polaridad magnética norte y sur según la dirección en que se enrollan los devanados alrededor de las zapatas. La polaridad de las bobinas de campo se alterna para producir campos magnéticos opuestos.

Los devanados de campo y el inducido del motor de CC se pueden cablear de varias maneras. El diseño del motor está identificado por el método en que estos dos componentes están conectados entre sí. También, muchos motores utilizan campos de imanes permanentes. Además, muchos motores más nuevos están diseñados para funcionar sin escobillas.

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.

Un motor bobinado en serie desarrollará su par máximo de salida en el momento del arranque inicial. A medida que aumenta la velocidad del motor, el par de salida del motor disminuirá. Esta disminución de la salida de par es el resultado de la fuerza contraelectromotriz  causada por la autoinducción. Como un motor de arranque tiene un bobinado que gira dentro de un campo magnético, éste generará un voltaje eléctrico a medida que gira. Este voltaje inducido será opuesto al voltaje de la batería que impulsa la corriente a través del motor de arranque. Cuanto más rápido gira la armadura (o inducido), mayor es la cantidad de voltaje inducido que se genera. Esto produce menos flujo de corriente a través del motor de arranque desde la batería a medida que el inducido gira más rápido.

Figura 2-40 (b): Gráfico que ilustra la relación entre la fuerza contraelectromotriz, velocidad del motor de arranque y consumo de corriente. Como la velocidad aumenta, también lo hace la fuerza contraelectromotriz, reduciendo el consumo de corriente y esfuerzo de torsión.

La figura 2-40 (b) anterior muestra la relación entre la velocidad del motor de arranque y la fuerza contraelectromotriz. Obsérvese que a 0 (cero) rpm, la fuerza contraelectromotriz también está a 0 (cero). En este momento, se producirá la circulación máxima de corriente desde la batería a través del motor de arranque. A medida que el motor gira más rápido, la fuerza contraelectromotriz  aumenta y la corriente disminuye. Como la corriente disminuye, también disminuye la cantidad de fuerza de rotación (par).

Motores de derivación (también llamado  motor shunt o motor de excitación en paralelo)

Los motores eléctricos del tipo motor de derivación, tienen los devanados de campo conectados en paralelo a través de la armadura (Figura 2-41). Por derivación se entiende que hay más de un trayecto para que fluya la corriente. Se utiliza un campo de derivación para limitar la velocidad que puede girar el motor. Un motor de derivación no disminuye su par de salida a medida que aumenta la velocidad. Esto se debe a que la fuerza contraelectromotriz producida en el inducido no disminuye la magnitud magnética de la bobina de campo. Debido a la incapacidad de un motor de derivación para producir un par elevado, no se suele utilizar como motor de arranque. Sin embargo, los motores de derivación se pueden encontrar como motores de limpiaparabrisas, motores de ventanilla eléctricos, motores de asientos eléctricos, etc.

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: La mayoría de los motores de arranque se bobinan en serie de manera que la corriente fluya primero por los devanados de campo, luego por las escobillas, a través del conmutador y el devanado del inducido en contacto con las escobillas en ese momento, luego a través de las escobillas conectadas a tierra de regreso a la alimentación de la batería. Este diseño permite que toda la corriente que pasa a través de las bobinas de campo también pase a través de la armadura o inducido. El cableado de cuatro bobinas de campo en serie ofrece un par elevado 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

Motores de imanes permanentes

La mayoría de los vehículos más nuevos tienen motores de arranque que usan imanes permanentes en lugar de las bobinas de campo. Estos motores también se utilizan en muchas aplicaciones diferentes. Cuando se usa un imán permanente en lugar de bobinas, no hay circuito de campo en el motor. Al eliminar este circuito, también se eliminan los posibles problemas eléctricos, como los cortocircuitos de campo a carcasa. Otra ventaja de usar imanes permanentes es el ahorro de peso; el peso de un motor de arranque típico se reduce en un 50%. La mayoría de los motores de arranque de imanes permanentes son motores con caja de reducción de engranajes.

Se colocan múltiples imanes permanentes en la carcasa alrededor del inducido. Estos imanes permanentes son una aleación de boro, neodimio y hierro. La intensidad de campo de estos imanes es mucho mayor que la de los imanes permanentes típicos. El funcionamiento de estos motores es el mismo que el de otros motores eléctricos, excepto que no hay circuito de campo ni devanados.

Motores sin escobillas

El motor sin escobillas utiliza un rotor de imán permanente y bobinados de campo cómo electroimán (figura 2-43). Dado que el diseño del motor no dispone de escobillas, el potencial de arco eléctrico disminuye y se espera una vida útil más larga. Además, los arcos pueden causar interferencias electromagnéticas  que pueden afectar negativamente a los sistemas electrónicos. Los motores de corriente continua sin escobillas de alto rendimiento se utilizan en algunos vehículos híbridos o sea de propulsión térmica y eléctrica.

Figura 2-43 : Componentes de un motor de corriente continua sin escobillas. El sensor de efecto Hall es usado para determinar la posición del rotor.

El control del estator se realiza mediante un circuito electrónico que conmuta el flujo de corriente según sea necesario para mantener el rotor girando. Los transistores de potencia que están cableados como compuertas o puentes "H" invierten el flujo de corriente de acuerdo con la posición del rotor. La velocidad del motor puede controlarse mediante modulación por ancho de pulsos  de los circuitos del controlador. La posición del rotor generalmente se controla mediante el uso de sensores de efecto Hall. Sin embargo, la posición del rotor también se puede determinar monitoreando la fuerza contraelectromotriz que está presente en los devanados del estator que no están energizados.

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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