Electrónica Esencial del Alternador: Regulación de Tensión, Rectificación y Redes Multiplexadas

El Regulador de Tensión del Alternador

El regulador de tensión es un circuito electrónico integrado en el alternador, cuya función principal es asegurar que la tensión de salida se mantenga dentro de un rango óptimo para la correcta carga de la batería, normalmente entre 14 V y 14,5 V, tomando como referencia 14,2 V.

Componentes del Sistema del Alternador

Componentes Externos al Alternador:

• Batería
• Llave de contacto
• Lámpara testigo de carga

Componentes Internos al Alternador:

• Rotor: Parte giratoria que genera el campo magnético.
• Estator (E): Parte fija donde se induce la corriente.
• Diodos: Nueve en total. Seis diodos de carga (tres a positivo y tres a masa) y tres diodos auxiliares encargados de apagar la lámpara testigo.

Regulador Electrónico: Componentes

• Un diodo normal (D)
• Tres resistencias
• Un diodo Zener (Z) calibrado a 14,2 V
• Dos transistores (T1 y T2)

Funcionamiento por Estados del Regulador de Tensión

Estado 1: V < V₀ (Tensión del alternador menor que la de la batería)

El motor no está girando o el alternador está fallando. La tensión solo proviene de la batería. La lámpara testigo (L) se enciende indicando ausencia de carga. El diodo Zener no conduce. T1 está en corte, y T2 conduce, permitiendo el paso de corriente al rotor para crear el campo magnético inicial.

Estado 2: V₀ < V < 14,2 V (Tensión adecuada)

El alternador genera tensión suficiente para cargar la batería, pero aún no supera el valor del Zener. La lámpara testigo se apaga (tiene la misma tensión en ambos extremos). El diodo Zener sigue sin conducir. T1 sigue en corte, y T2 continúa conduciendo, manteniendo el campo magnético del rotor.

Estado 3: V > 14,2 V (Tensión excesiva)

El diodo Zener entra en conducción al superar los 14,2 V. T1 se activa y conduce, anulando la tensión en la base de T2. T2 pasa a estado de corte, interrumpiendo la corriente al rotor. Esto reduce o elimina el campo magnético, disminuyendo la tensión generada. El diodo D permite el paso de posibles corrientes inducidas en el rotor, protegiendo el sistema.

El Rectificador del Alternador: Conversión de Corriente

El rectificador convierte la corriente alterna (AC) generada por el alternador en corriente continua (DC), que es la que necesita el sistema eléctrico del vehículo y la batería para funcionar correctamente. Utiliza diodos, que son componentes electrónicos que solo permiten el paso de corriente en un sentido. Al aprovechar esta propiedad, los diodos dirigen las distintas fases de la corriente alterna de forma que, al final, la corriente siempre fluye en una sola dirección.

Generación de Corriente Alterna (Trifásica)

El alternador tiene tres bobinas (A, B y C) desplazadas 120° entre sí. Cuando el rotor gira, genera tres señales de AC en esas bobinas, cada una desfasada respecto a la otra.

Conexión al Rectificador

Cada una de las tres bobinas se conecta a dos diodos: uno que deja pasar la parte positiva de la señal (diodo positivo) y otro que deja pasar la negativa (diodo negativo). En total, se usan 6 diodos principales (3 positivos y 3 negativos).

Proceso de Rectificación (Ejemplo de Bobinas A-B)

Primer Semiciclo:

La bobina A produce una tensión positiva. La corriente fluye desde la bobina A hacia la batería a través del diodo positivo (diodo 1). Luego, la corriente regresa desde la batería a la bobina B por el diodo negativo (diodo 5). Resultado: la corriente fluye en un solo sentido, generando corriente continua.

Segundo Semiciclo:

El rotor gira y ahora la tensión se invierte (bobina A negativa, B positiva). La corriente fluye desde la bobina B hacia la batería por el diodo positivo (diodo 2). Regresa a la bobina A por el diodo negativo (diodo 4). De nuevo, la corriente fluye en el mismo sentido hacia la batería.

Ventajas de las Redes Multiplexadas en Vehículos

• Menos cableado: Reduce el peso y el coste del vehículo.
• Menos sensores: Un sensor puede proporcionar datos a varios sistemas.
• Comunicación entre sistemas: Permite funciones combinadas sin añadir hardware (ej. volumen ajustado a la velocidad).
• Más funciones con el mismo sistema: Solo se modifica el software para añadir nuevas funcionalidades.
• Fácil ampliación: Añadir accesorios no requiere modificar la instalación eléctrica principal.