Publicado: Terça, 26 Abril 2011 11:50
Como consertar alternadores ou descobrir seus defeitos é um problema que muitos usuários de automóveis que costumam fazer a manutenção elétrica encontram. Este artigo, elaborado em abril de 2011 atende a todos que acessaram o nosso artigo "Como Funciona o Alternador" (ART094), um dos mais acessados do site. Neste artigo descrevemos a montagem de um aparelho que diagnostica defeitos nos diodos do alternador, possibilitando sua rápida reparação pela substituição desses componentes.
No ART094, Como Funciona o Alternador, mostramos a estrutura básica deste dispositivo que tem a configuração mostrada na figura 1.
Estrutura básica de um alternador
Este dispositivo com três saídas gera três tensões defasadas de 120 graus as quais passam por um conjunto de diodos retificadores, conforme mostra a figura 2.
Estrutura do alternador - 1-Bobinas móveis, 2-conjunto de diodos, 4-bobina fixa, 5- comutadores, 6-regulador de tensão
Para mais informações sobre o funcionamento dos elementos deste circuito, sugerimos consultar o nosso artigo original "Como Funciona o Alternador" .
O importante para nós é que as três tensões que são obtidas nas saídas dos diodos estão defasadas e têm a forma de onda mostrada na figura 3.
Tensão de saída com o ripple
Observe que a superposição das três tensões que passam pelos diodos resulta numa tensão quase contínua de saída, mas com uma pequena ondulação ou ripple.
Quando um alternador apresenta problemas, ele pode ser de dois tipos.
O primeiro é quando um diodo entra em curto. Neste caso, o alternador perde em torno de 50% de sua capacidade de gerar corrente e isso pode ser detectado facilmente medindo a tensão de saída.
No entanto, se um diodo abre (deixa de conduzir nos dois sentidos), temos uma condição mais difícil de diagnosticar, mas é igualmente perigosa.
Com a inoperância de um dos diodos, a capacidade do alternador de gerar energia fica comprometida, ele passa a gerar menos energia. No entanto, o circuito de carga exige mais o que sobrecarregar os outros diodos que podem queimar.
Os testes comuns de medida de tensão de saída ou de continuidade dos diodos normalmente não detectam este tipo de falha. A idéia básica de teste é então explorada na montagem que descrevemos neste artigo.
Quando uma fase falta
Se uma das fases faltar, pela não condução do diodo, temos uma alteração na forma de onda, conforme mostra a figura 4. O ripple muda completamente.
Ripple com um diodo aberto
Veja então que uma maneira simples de se detectar se existem diodos abertos, é medindo o ripple. Com dois diodos abertos, o ripple se torna ainda maior.
O Medidor de Ripple de Alternador
O circuito do teste de alternador consiste em um medidor de pico de tensão AC, utilizando em sua saída um multímetro comum.
A alimentação deste circuito é derivada da própria tensão gerada pelo alternador, vinda através de D3 e R7. O capacitor c3 faz a sua filtragem.
A tensão gerada pelo alternador é aplicada a IC1A através de C1. D1 serve de ceifador, de modo que a tensão aplicada variará entre 0 e um valor positivo que depende da tensão gerada. O capacitor C4 vai então se carregar com a tensão de pico gerada.
O amplificador operacional IC1B é um seguidor de tensão, ou seja, tem ganho unitário o qual tem por função reaplicar a tensão de pico à outra entrada do operacional IC1A. Isso faz com que o circuito se estabilize e apareça na sua saída a tensão pico a pico de ripple gerada pelo alternador.
O amplificador IC1 alimenta o indicador, mantendo constante a leitura de tensão entre os picos gerados pelo alternador. Este amplificador tem um ganho ajustável de modo a compensar eventuais erros causados por D2, além de possibilitar a calibração do aparelho.
A finalidade de IC1D é proporcionar uma saída com uma impedância muito baixa de saída, garantindo assim uma leitura sem problemas de carga pelo instrumento ligado na saída.
Isso permite que instrumentos com a partir de 1 000 ? por volt sejam usados como indicadores. O consumo do circuito é da ordem de 2 mA apenas, não representando assim carga para o alternador que está sendo testado.
Na figura 5 temos o diagrama completo do teste de alternadores. Na saída é ligado um multímetro comum na escala de tensões de 0-15 VDC. Observe a polaridade. As garras são ligadas na saída do alternador (retificador).
Diagrama completo do teste de alternadores.
Para calibração, devemos usar um circuito apropriado conforme mostra a figura 7.
Circuito de calibração.
O transformador tem secundário de 6 V com corrente entre 300 mA e 500 mA. O potenciômetro de 100 ? é de fio. Dois multímetros devem ser ligados ao circuito, ajustados para a escala de 0-15 VAC,
Em lugar da bateria pode ser usada uma fonte de corrente contínua de 12 V, que tenha boa precisão na tensão de saída. Esta tensão não deve ter ripple (boa filtragem) para não afetar a calibração.
Ajuste o VOM para ler tensões alternadas (AC) na escala mais baixa de tensões, conectando-o inicialmente entre os pontos AB, indicados na figura 7. Ajuste então o potenciômetro para ter uma leitura de 0,35 V rms. Esta tensão é equivalente a 1 Vpp (1 volt pico a pico).
Depois, ajuste este multímetro para ler tensões de entre 1,5 V e 3,0 VDC, ligando-o então nos terminais de saída do teste do alternador (J1 e J2 na figura).
Ajuste então o potenciômetro do circuito para ler uma tensão de 1 V. Com isso, o processo de calibração está terminado.
Na figura 8 temos o modo de se conectar o teste de alternadores ao alternador de um carro.
Conexão para uso.
Antes de testar o alternador, verifique se o regulador de tensão do carro está funcionando. Verifique também se todas as conexões estão firmes, pois um cabo com mau contato pode gerar ripple.
O multímetro ligado na saída do testador deve estar ajustado para ler tensões contínuas (DC Volts) até 15 V.
Conecte então o testador ao alternador, ligue o carro e acenda os faróis altos. Acelere o motor até uns 2000 giros (2 000 rpm). A tensão indicada pelo multímetro deve estar em pelo menos 13,5 V, mas não mais do que 15 V, se tudo estiver em ordem.
Se a tensão lida estiver abaixo de 13,5 V, temos um problema no alternador e uma tensão acima de 15 V indica que existem problemas no regulador de tensão. Tente ajustá-lo.
Um alternador que funcione corretamente terá uma tensão de ripple entre 0,2 e 0,5 Vpp. Se um dos diodos abrir, esta tensão sobre para 1 Vpp ou mais.
Os que dispuserem de um osciloscópio podem utilizar este instrumento de uma maneira muito mais eficiente no diagnóstico de alternadores, pois podem visualizar a forma de onda em sua saída, observando claramente o ripple, medindo sua intensidade pela forma de onda projetada.
IC1 - LM324 ou então 4 circuitos integrados 741 (caso em que a placa precisa ser alterada)
D1- 1N34 ou equivalente - diodo de germânio
D2, D3 - 1N4002 - diodos de silício
J1, J2 - Garras preta e vermelha para conexão no alternador
C1 - 470 nF- capacitor cerâmico
C2 - 10 nF - capacitor cerâmico tipo disco
C3, C4 - 15 µF ou 22 µF x 25 V - capacitores eletrolíticos
R1, R7 - 1k x 1/8 W - resistor
R2, R3, R4 - 100 k ? x 1/8 W - resistor
R5 - 4k7 x 1/8 W - resistor
R6 - 10 k ? x 1/8 W - resistor
Material para o calibrador, placa de circuito impresso, caixa para montagem, fios, solda, etc,
Este circuito foi obtido de um manual de service de alternadores antigo (americano de 1980). Assim, analisamos o circuito e fizemos as adaptações, já colocando os componentes modernos equivalentes. Estes componentes podem ser encontrados com facilidade no mercado de componentes.