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Sistem as de carga e partida 9 788583 930419 ISBN 978-85-8393-041-9 Esta publicação integra uma série da SENAI-SP Editora especialmente criada para apoiar os cursos do SENAI-SP. O mercado de trabalho em permanente mudança exige que o profissional se atualize continuamente ou, em muitos casos, busque qualificações. É para esse profissional, sintonizado com a evolução tecnológica e com as inovações nos processos produtivos, que o SENAI-SP oferece muitas opções em cursos, em diferentes níveis, nas diversas áreas tecnológicas. AUTOMOTIVA Sistemas de carga e partida Sistemas de carga e partida Senai-SP Editora Avenida Paulista, 1313, 4o andar, 01311 923, São Paulo – SP F. 11 3146.7308 | editora@sesisenaisp.org.br www.senaispeditora.com.br Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Sistemas de carga e partida / SENAI. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. – São Paulo : SENAI-SP Editora, 2019. 92 p. : il. Inclui referências ISBN 978-85-8393-041-9 1. Alternadores 2. Baterias automotivas 3. Motor de partida 4. Reparos automotivos I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial II. Título. CDD 621.43 Índices para o catálogo sistemático: 1. Motor de partida 621.43 2. Reparos automotivos 621.43 AUTOMOTIVA Sistemas de carga e partida Departamento Regional de São Paulo Presidente Paulo Skaf Diretor Superintendente Corporativo Igor Barenboim Diretor Regional Ricardo Figueiredo Terra Gerência de Assistência à Empresa e à Comunidade Celso Taborda Kopp Gerência de Inovação e de Tecnologia Osvaldo Lahoz Maia Gerência de Educação Clecios Vinícius Batista e Silva Elaboração Antonio Cirilo de Souza Henrique Thimoteo Borodai Material didático utilizado nos cursos do SENAI-SP. Apresentação Com a permanente transformação dos processos produtivos e das formas de organização do trabalho, as demandas por educação pro- fissional se multiplicam e, sobretudo, se diversificam. O SENAI-SP oferece várias opções em cursos de formação inicial e continuada, destinados a jovens e adultos. São cursos de iniciação profissional, qualificação básica, especialização e aperfeiçoamento. As modalidades de especialização e aperfeiçoamento atendem às demandas de capacitação de trabalhadores já atuantes nas em- presas. Os cursos de iniciação profissional e qualificação básica atendem às necessidades sociais de capacitação para inserção ou reinserção de trabalhadores no mercado de trabalho. Com satisfação, apresentamos ao leitor esta publicação, que inte- gra uma série da SENAI-SP Editora especialmente criada para apoiar os alunos de cursos de formação inicial e continuada. Sumário 1. Sistema de carga e partida 9 2. Instrumentos e equipamentos 11 Como usar equipamentos e instrumentos de medição 11 Tipos de equipamentos e instrumentos 12 3. Bateria 15 Função 16 Tipos de baterias automotivas (ABNT NBR 15940) 16 Componentes da bateria 18 Funcionamento 29 Processo de carga 30 Identificação das baterias (ABNT NBR 15745) 32 Teste de carga 33 Teste de capacidade (descarga) 34 Carga da bateria 35 Recarga em paralelo das baterias 38 Recarga em série das baterias 38 Manutenção 40 Teste de fuga de corrente 42 Precauções 43 Avarias 44 Descarte de baterias 44 4. Alternadores 46 Funcionamento 48 Componentes do alternador 61 Testes 71 5. Motor de partida 77 Função 78 Componentes do motor de partida 78 Funcionamento 82 Campo magnético 85 Roda livre 85 Circuito elétrico 87 Testes do motor de partida 88 Avarias no motor de partida 89 Referências 90 1. Sistema de carga e partida O sistema elétrico e eletrônico é uma das partes mais importantes de um veículo. Esse sistema está cada vez amis eficiente, pois pode interligar vários subsistemas, tais como: condicionador de ar, freios ABS, air bag, entre outros. Para que todos esses subsistemas funcionem perfeitamente, há a necessidade de um sistema de carga que, ao mesmo tempo, permita gerar e armazenar energia elétrica necessária para o consumo. O sistema de carga sofreu grande evolução devido à necessidade crescente de potência elétrica disponível no veículo. É nesse contexto que surge o alternador, componente do automóvel que está fixado ao bloco do motor do veículo e que, quando, acionado por meio de cor- reias e polias, recebe transmissão de movimento recebe transmissão de movimento rotativo, gerando assim energia para o sistema elétrico do veículo e mantendo a bateria sempre carregada. Para isso, o alter- nador transforma corrente alternada em corrente contínua. A bateria, quando carregada, tem a função de manter parte do sistema elétrico do veículo funcionando durante um período de tem- po mesmo que o motor de combustão interna não esteja funcionando, além de ter capacidade de energia elétrica suficiente para dar partida nesse motor. 10 SISTEMA DE CARGA E PARTIDA Já para dar partida no motor de combustão interna, um motor elétrico (motor de partida), também fixado ao bloco desse motor, dispõe de um pinhão que, quando acionado, acopla-se a uma crema- lheira fixada à árvore de manivelas do motor, girando-a a uma velo- cidade suficiente para que ele inicie sua combustão interna e entre em funcionamento. A imagem a seguir apresenta o sistema de carga e partida. Figura 1 – Sistema de carga e partida. 2. Instrumentos e equipamentos Como usar equipamentos e instrumentos de medição Tipos de equipamentos e instrumentos Os reparos automotivos exigem o uso de diversas ferramentas e instrumentos de medição. Há ferramentas fabricadas especialmente para esse tipo de trabalho, cuja eficiência e segurança são garantidas por seu uso correto, isto é, com precisão. Como usar equipamentos e instrumentos de medição • Conhecer o uso e as funções corretas: se usados para aplicações diferentes das especificadas, os equipamentos ou instrumentos de medição poderão ser danificados, além de comprometer a qualidade do serviço e ocasionar acidente de trabalho. • Conhecer a forma correta de uso dos instrumentos: para cada equipamento e instrumento de medição existem proce- dimentos de operação definidos. É importante certificar se o uso está correto. • Manter a ordem: equipamentos e instrumentos de medição devem ser posicionados de modo a permitirem o fácil acesso e recolocá-los nos lugares corretos após o uso. • Observância rigorosa da manutenção e controle de equipa- mentos: equipamentos e instrumentos devem ser limpos e, INSTRUMENTOS E EQUIPAMENTOS12 quando necessário, lubrificados assim que forem usados. Todos os cuidados deverão ser tomados imediatamente para que es- tejam sempre em perfeitas condições. Tipos de equipamentos e instrumentos A seguir, serão apresentados os principais equipamentos e instru- mentos utili zados para manutenção e reparação nos sistemas elétricos dos veículos. Equipamentos Bancada de teste de alternador e motor de partida Equipamento usado para teste de alternador e motor de partida fora do veículo. Este equipamento é composto de voltímetro, ampe- rímetro, reostato e lâmpada piloto de teste. Figura 1 – Bancada de teste de alternador e motor de partida. N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 13 Carregador de bateria O carregador de bateria é utilizado para aplicação de carga na bateria do automóvel. Podem ser encontrados carregadores portáteis e carregadores para oficina. Alguns desses equipamentos permitem apenas carga rápida na bateria, outros podem ser utilizados até como auxiliar de partida no motor do veículo. Figura 2 – Carregador de baterias. Instrumentos Multímetro O multímetro é um instrumento utilizado para medições de gran- dezas elétricas, tais como: tensão, resistência e corrente elétrica. Figura 3 – Multímetro. + - Ajuste de carga A N at ál ia S ca pi n Ge rs on F er re ira d e So uz a INSTRUMENTOSE EQUIPAMENTOS14 Alicate amperímetro O alicate amperímetro é um instrumento usado para medição da corrente do sistema de carga elétrica do veículo. Figura 4 – Alicate amperímetro. Densímetro O densímetro é usado para verificar a densidade do eletrólito da bateria. Figura 5 – Densímetro. Gu st av o Lo ur en çã o Ed ne i M ar x 3. Bateria Função Tipos de baterias automotivas (ABNT NBR 15940) Componentes da bateria Funcionamento Processo de carga Identificação das baterias (ABNT NBR 15745) Teste de carga Teste de capacidade (descarga) Carga da bateria Recarga em paralelo das baterias Recarga em série das baterias Manutenção Teste de fuga de corrente Precauções Avarias Descarte de baterias A bateria é um dispositivo de armazenamento de energia química que tem capacidade de se transformar em energia elétrica quando solicitada. Logo, ao contrário do que comumente se acredita, as baterias não são depósitos de energia elétrica, mas sim de energia química. A conversão de energia química em elétrica ocorre a partir da re- ação química provocada pela conexão de um ou mais circuitos em seus polos. BATERIA16 Função Funções da bateria • fornecer energia para funcionar o motor de partida; • prover de corrente elétrica o sistema de ignição e injeção ele- trônica durante a partida; • suprir de energia as lâmpadas das lanternas de estacionamen- to e outros equipamentos que poderão ser usados enquanto o motor não estiver operando; • agir como estabilizador de tensão para o sistema de carga e outros circuitos elétricos; • providenciar corrente quando a demanda de energia do auto- móvel exceder a capacidade do sistema de carga (alternador/ dínamo). Tipos de baterias automotivas (ABNT NBR 15940) Bateria chumbo-ácido com manutenção e com baixa manutenção São baterias que necessitam de manutenção com adição de água durante o uso. Essa bateria oferece, a partir de seus bujões, tampões ou rolha, uma forma de acesso ao eletrólito. SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 17 Figura 1 – Bateria chumbo-ácido com manutenção e com baixa manutenção. Bateria chumbo-ácido seco carregado (utilizada em motocicletas) São montadas com placas que passaram por processo de carga e secagem, fornecidas ao mercado sem eletrólito. Figura 2 – Bateria chumbo-ácido seco carregado. Bateria chumbo-ácido livre de manutenção São baterias dotadas de tecnologia capaz de minimizar a perda de água, de forma a não necessitar de reposição durante sua vida útil e que atende aos requisitos de ensaio de perda de água. Ed ne i M ar x Ed ne i M ar x BATERIA18 Figura 3 – Bateria chumbo-ácido livre de manutenção. Componentes da bateria A bateria chumbo-ácido é constituída por carcaça, elemento ou célula, bornes, eletrólito, placas positivas e negativas. Figura 4 – Componentes da bateria. Ed ne i M ar x Ed ne i M ar x VisorBorne Eletrólito Carcaça de polipropileno Elemento completo Placa negativa Separador Placa positiva Grade com liga de chumbo SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 19 Grade Estrutura metálica que suporta o material ativo das placas e con- duz corrente. A grade é feita com uma liga dos elementos chumbo e cálcio que, por meio de um novo processo de fabricação, caracteriza uma nova geração que necessita de pouca manutenção. Placa As grades, uma vez empastadas com o material ativo, podendo ser a pasta positiva (dióxido de chumbo) ou negativa (chumbo), passam a ser chamadas placas. O material ativo é o responsável pela principal função da bateria, ou seja, converter em energia. No processo de empastamento, é utilizado óxido de chumbo para a preparação da pasta. O óxido de chumbo é micronizado, ou seja, o tamanho da partícula de óxido de chumbo é bem menor do que o não micronizado, usado nas baterias convencionais. A utilização do óxido de chumbo não micronizado resulta em desempenho inferior ao das baterias convencionais. A reação química entre as placas e o eletrólito é um fenômeno de superfície. Sendo assim, quanto menor o tamanho da partícula de óxido de chumbo, mais reativa a partícula será. Dessa forma, ao utilizar o óxido de chumbo micronizado, há me- lhor aproveitamento da área de reação das placas, comum a conse- quente maximização do desempenho elétrico da bateria. BATERIA20 Figura 5 – Placas da bateria. Separador É material isolante, fabricado com polietileno utilizado para evi- tar que as placas se toquem. Por ser microporoso, possibilita a pas- sagem dos íons que se transferem das placas para o eletrólito durante as reações internas da bateria. Figura 6 – Separador. Ed ne i M ar x Placa negativa Placa positiva Ed ne i M ar x Separador SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 21 Envelope separador O envelope separador é microporoso para que o eletrólito possa penetrar e a corrente elétrica fluir das placas de um grupo para as placas de outro grupo com polaridade oposta. O material utilizado para a fabricação do envelope é o polietileno. Comparados aos separadores existentes de PVC ou celulose, os en- velopes separadores de polietileno têm maior resistência mecânica (resistência mecânica é a resistência às vibrações e ao manuseio du- rante o processo produtivo da bateria) e elevada resistência elétrica. Nos testes de ataque pelo eletrólito, os separadores de polietileno também apresentam maior resistência à ação química do ácido. O envelope separador evita curtos-circuitos porque as três bordas das placas estão seladas. Nas baterias convencionais são utilizados separadores comuns de PVC ou celulose (apenas intercalados), que protegem apenas a face da placa e possibilitam a migração do mate- rial ativo desagregado. Os curtos-circuitos ocorrem em serviço, quando o material ativo migra em forma de pequenas partículas e põe em contato placas de polaridade oposta em sua parte inferior ou lateral. Um acúmulo de material ativo no fundo da caixa dá origem a um curto-circuito, implicando necessidade de substituição da bateria. Conector de placas Tem como função unir as placas de um mesmo tipo formando grupos positivos e negativos. A combinação de um grupo positivo com um negativo dá origem a um elemento. BATERIA22 Elemento É um grupo de placas positivas e negativas intercaladas. Entre as placas há um separador, pois se as placas se tocarem ocorre um cur- to-circuito. Os elementos são frequentemente chamados células. Figura 7 – Elemento da bateria. Bornes São pontos de conexão entre a bateria e os circuitos consumidores externos. As baterias são equipadas com um borne positivo e outro negativo, ambos em chumbo. O borne positivo possui o sinal mais (+) gravado e é, de maneira geral, de cor mais escura e de maior diâ- metro do que o borne negativo, que possui o sinal menos (-) gravado. Ed ne i M ar x SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 23 Figura 8 – Bornes da bateria. Caixa A caixa é feita com material leve, o polipropileno, excepcional- mente resistente e durável. Resiste às vibrações que ocorrem em ser- viço em diversos tipos de terrenos. É dividida em seis células sepa- radas, com um elemento em cada célula. Com seis células conectadas em série, a tensão nominal pelos terminais é de 12 Volts. Porém, para a geração de tensão e corrente, os elementos devem estar completa- mente imersos no eletrólito. Figura 9 – Caixa da bateria. Borne (+) Borne (-) Ed ne i M ar x Ed ne i M ar x BATERIA24 Tampa A tampa é feita do mesmo material da caixa. É injetada em uma só peça e selada a quente na caixa. Ela tem a função de manter os vasos selados, impedindo a saída de eletrólito do interior da bateria para o ambiente externo ou a entrada de substâncias estranhas. Tampas convencionais Apresentam rolhas com orifício para saída de gases gerados no interior da bateria e permitem acesso ao eletrólito. Tampas seladas Contêm câmara de condensação com saída de gases direcionada por respiros canalizados, rolhas estanques não removíveis, pastilhas antichamas e indicador do estado de carga.Separador líquido-gás na tampa Quando a bateria começa a ser utilizada ou existe mudança cli- mática, há liberação de gases. Por esse motivo, as tampas das baterias são providas de separador líquido-gás que não pode ser visto após a selagem da bateria e tem como função estabilizar a pressão inter- na da bateria com a pressão atmosférica, liberar os gases provenien- tes da eletrólise interna da bateria e reter as partículas, fazendo com que voltem para as células. Nenhuma quantidade de água é expelida junto com os gases e a perda de água é praticamente eliminada. As baterias convencionais não têm esse dispositivo separador líquido-gás, ocorrendo a perda de água. SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 25 Hidrômetro indicador do estado de carga A tampa também incorpora em sua estrutura um hidrômetro que tem a função de indicar se a bateria está em condições de ser testada e utilizada, se há necessidade de recarga ou, ainda, se deve ser substituída. Figura 10 – Hidrômetro indicador de carga. Quando o hidrômetro é visualmente observado, a coloração in- dicada informa: • verde: a bateria está em condições de ser testada e/ou de ser utilizada; • preta: a bateria deve ser recarregada; • branca: verificar o sistema de carga e se necessário, substituir a bateria. Dispositivo antichama A tampa também é provida de respiros que permitem a saída dos gases produzidos durante o uso da bateria. Um dispositivo antichama não removível poroso é colocado nos respiros, evitando explosão Ed ne i M ar x Indicador de teste Estado de carga Ação Acima de 65% Teste de descarga rápida Abaixo de 65% Carregar antes de testar Nível baixo do eletrólito Substitua a bateria e veri�que o sistema elétrico do veículo BATERIA26 interna ou incêndio da bateria. Esse item de segurança não equipa baterias convencionais. Eletrólito O conjunto de placas (elementos) é imerso em solução de ácido sulfúrico e água destilada (eletrólito) que provoca a reação entre metais ativos das placas. Quando a bateria está totalmente carregada, a solu- ção fica com aproximadamente 36% ácido e 64% água (por massa) e sua densidade é de 1,260g/l à temperatura de 26,5oC. Figura 11 – Eletrólito. Ed ne i M ar x 64% Água 36% Ácido Eletrólito + = Pb ChumboÁcido sufúrico H O O OO Pb H H H O Água + - Pb Chumbo Dióxido de chumbo Pb O O Dióxido de chumbo Pb O O H H O Água SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 27 O ácido sulfúrico é mais denso que a água, assim, quando a bate- ria está descarregada, o eletrólito tem menor densidade; quando a bateria está carregada, tem maior densidade. Há outras formas de definir densidade, entretanto, para esse es- tudo, deve-se considerar que a densidade é a quantidade de massa contida em um determinado volume. A densidade da água é 1, ou seja, há um quilograma em 1 litro. O ácido sulfúrico tem a densida- de 1,84, o que indica 1,84 mais denso que a água. No caso da bateria, o eletrólito tem densidade de 1.260 g/l, isto é 1,26 mais denso que a água. Quando a bateria descarrega totalmente, surge mais água no eletrólito e ele fica mais diluído, a sua densidade cai para 1,16. Nível do eletrólito Uma pequena diminuição temporária no nível do eletrólito da bateria pode ser considerada normal, devido à reação química. Isso ocorre no processo de carga da bateria que liberta átomos de hidrogênio e de oxigênio que escapam pelos furos de respiros das tampas. O nível de eletrólito da bateria deve ser verificado periodicamente e se necessário ser corrigido. Para isso, deve-se adicionar somente água destilada, até completar 1,5 cm acima das placas, não confun- dindo com a altura dos separadores. Muitas baterias apresentam na tampa a marca do nível correto do eletrólito. BATERIA28 Tabela 1 – Densidade da bateria Densidade a 25º C Estado de carga 1300 g/l 1250 g/l 1200 g/l 1150 g/l 1100 g/l 100% 75% 50% 25% Baixa capacidade descarregada Figura 12 – Nível e densidade do eletrólito. As leituras das densidades de cada vaso (elemento) não devem va- riar de 50 g/l entre elas, caso contrário, a bateria deve ser substituída. É importante verificar o nível do eletrólito em cada elemento. Ele deve ser suficiente para que a quantidade adequada seja forne - cida ao densímetro. Para que uma indicação fiel do valor de densi- dade do eletrólito seja conseguida, observar os seguintes cuidados: • nunca retirar eletrólito de um elemento cujo nível tenha sido recentemente completado, sem que a bateria tenha sido carregada ; Ed ne i M ar x SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 29 • nunca efetuar a verificação do peso específico em baterias sub- metidas recentemente a um regime alto de descarga (partidas prolongadas, por exemplo), nem a um regime alto de carga; • nunca transferir eletrólito de um elemento para outro; • quando necessário, completar o nível de algum elemento, adi- cionar unicamente água destilada, aplicando em seguida car- ga lenta. • verificar a densidade do eletrólito; • calcular a diferença entre os valores máximo e mínimo obti- dos: se inferior a 50 g/l, a bateria deve ser submetida à carga lenta até que a densidade específica atinja 1.260 g/l. Funcionamento Consumo elétrico Conectando-se aos polos de uma bateria os terminais de um con- sumidor, neste será aplicada uma diferença de potencial elétrico, fazendo circular no sistema uma corrente elétrica. Neste momento a bateria está em reação de descarga. Neste processo há uma reação química entre as placas e o eletró- lito da bateria, resultando daí o radical sulfato SO. O radical sulfato (SO) passa tanto para as placas positivas quan- to para as placas negativas transformando-se em sulfato de chumbo (PbSO4). Quanto mais intensa e prolongada a descarga, maior será a concentração. BATERIA30 Figura 13 – Reação química do eletrólito durante o consumo de energia. Quando um circuito externo é conectado entre os polos da bate- ria, inicia um fluxo de corrente que desloca os elétrons das placas negativas para as positivas, até que haja o equilibro elétrico. Ao mes- mo tempo, as placas “absorvem” os radicais sulfato (SO) e o eletrólito fica menos denso. Processo de carga O processo de carga de uma bateria consiste em provocar a reação química oposta à ocorrida na descarga. Para tal, deve-se aplicar à bateria uma tensão maior que a sua tensão nominal. Desta maneira, faremos circular uma corrente, desta vez em sentido oposto à descarga. + - Pb Chumbo Pb Chumbo Dióxido de chumbo Pb O O Dióxido de chumbo Pb O O Ácido sufúrico H O O OO Pb H H H O Água H H O Água Ed ne i M ar x SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 31 Essa corrente fará com que o radical sulfato (SO) que estava liga- do às placas de chumbo, dissocie e se junte ao hidrogênio da água (H), formando novamente ácido sulfúrico (H2SO4), voltando assim, à densidade correta. As placas restabelecem-se, ficando a negativa com chumbo puro (Pb) e a positiva com dióxido de chumbo (PbO2), após receber oxi- gênio (O2) da água. Figura 14 – Reação química do eletrólito durante o processo de carga. Quando se aplica à bateria uma tensão maior que a sua tensão nominal, faz-se circular uma corrente em sentido contrário à descar- ga, até que haja o desequilíbrio elétrico. As placas liberam os radicais sulfato (SO) e o eletrólito fica mais denso. + - S G Pb O Pb Pb O OO S O O OO H O HH O H H H H H O O Ed ne i M ar x BATERIA32 Identificação das baterias (ABNT NBR 15745) As baterias são identificadas tanto em suas etiquetas como no catálogo da seguinte forma: Figura 15 – Identificação da bateria. Capacidade nominal (C20) É a capacidade de descarga, em amperes-horas (Ah), que uma bateria totalmente carregada manterá a 25oC e durante 20 horas, sem que a tensão elétrica entre os polos fique abaixo de 10,5 Volts. O valor da capacidade é dado pelo produto do valor da corrente de descarga aplicada (1/20 de C20), pelo tempo em horas, até a bateria atingir a tensão elétrica de 10,5 Volts.Tensão elétrica da bateria Capacidade nominal (C20) 12V - 65Ah - CCA 530A + Corrente de partida à frio (CCA) Ed ne i M ar x SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 33 Onde: I20 = corrente elétrica que a bateria consegue fornecer durante um período de 20 horas; C20 = capacidade nominal da bateria. Exemplo Uma bateria que consegue fornecer 3 A continuamente, du- rante 20 horas, é classificada como bateria 60 Ah (3 A × 20 horas = 60 Ah). Corrente de partida a frio Corrente de partida a frio ou CCA (Cold Cranking Ampere) é o valor da corrente elétrica fornecida por uma bateria plenamente car- regada sob descarga constante em dadas condições de tempo e tensão de corte, acondicionada em temperatura abaixo de 0oC. Teste de carga As baterias armazenadas sofrem perda constante de carga, mesmo que não sejam solicitadas para nenhum uso. Isso ocorre porque as reações químicas secundárias indesejáveis acontecem todo o tempo dentro da bateria. Essa autodescarga, como é chamada, varia em função da temperatura. Por exemplo: uma bateria de 36 Ah à temperatura de 38oC pode- rá estar descarregada em 4 meses, mas armazenada à temperatura de 10oC pouco perderá em 1 ano. I = C 20 (A)20 20 BATERIA34 Tanto a umidade como a sujeira sobre a bateria podem provocar uma fuga de corrente entre os terminais da bateria e o chassi do automóvel, provocando sua descarga. O ácido que se desprende da bateria além de causar descarga pode também atacar as chapas do automóvel, roupas e pele humana. Por- tanto, é importante manter os polos e a bateria sempre limpos e secos. Teste de capacidade (descarga) Determinam a corrente que cada bateria consegue fornecer a um sistema, a uma tensão eficiente que permita manter em operações demais sistemas elétricos. O teste consiste em aplicar uma descarga 3 x C20 por um período de 15 segundos. Deixar a bateria descansar por mais 15 segundos e medir sua tensão. A tensão elétrica não poderá ser inferior a 9,6 Volts. Caso a tensão fique entre 9,6 V e 10,5 V é necessário uma carga da bateria. Após a carga, fazer novamente o teste. Caso a tensão fique inferior a 9,6 V, a bateria deve ser substituída. Figura 16 – Teste de capacidade de carga da bateria. Ed ne i M ar x SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 35 Carga da bateria Carregar a bateria quando: • houver falha no sistema de carga do veículo; • algum acessório ou componente do sistema elétrico do veículo funcionar por um longo período de tempo sem que motor esteja em funcionamento; • o veículo ficar por um longo período (semanas) sem funcionar; • a bateria ficar estocada por um longo período. O equipamento utilizado para este procedimento é o carregador de baterias, que consiste de um voltímetro e/ou um amperímetro. Figura 17 – Carga da bateria. Processos para carregar a bateria • Carga lenta: a bateria deve ser recarregada com uma corrente equivalente a 10% do valor da capacidade nominal da bateria. Bateria de 45 Ah: corrente de recarga: 45 × 0,1 = 4,5 A (10% da capacidade nominal da bateria). Ed ne i M ar x - + A +-OFF AJUSTE DE CARGA Carregador de baterias + BATERIA36 O tempo de recarga varia entre 6 e 15 horas, dependendo do es- tado de carga da bateria. Bateria levemente descarregada necessita de menor tempo de recarga, enquanto uma bateria profundamente descarregada necessita de um tempo maior. A Tabela 2 a seguir contém o tempo necessário de recarga, com corrente constante de 10% da capacidade nominal: Tabela 2 – Tempo de carga lenta Tensão da bateria em vazio (Volts) Tempo de recarga (horas) 12,60 V 12 h 12,45 V 9 h 12,30 V 6 h 12,15 V 3 h 12,00 V 0 h • Carga rápida: normalmente, não é recomendada carga rápida para baterias chumbo-ácido. Esse recurso deve ser utilizado somente em situações de emergência. Nesse caso, a recarga deve ser realizada com corrente constante de 30% da capaci- dade nominal, limitando a tensão ao máximo de 16 Volts e a temperatura do ácido a 50oC. Tabela 3 – Tempo de carga rápida Tensão da bateria em vazio (Volts) Densidade (g/cm³) Tempo de recarga (horas) 11,80 a 12,20 1.130 a 1.200 1,5 11,00 a 11,79 1.000 a 1.120 2,0 V < 11,00 < = 1.000 3,0 SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 37 Procedimentos observados para aplicação de carga na bateria: • durante o processo de carga há evaporação dos gases internos das baterias. Assim, escolha um local ventilado para execução do processo de carga; • para baterias com manutenção, verificar o nível do eletrólito, completando-o, se necessário, até aproximadamente 1,5 cm acima das placas; • as ligações dos equipamentos de teste do sistema elétrico e baterias devem ser feitas de acordo com as instruções do fa- bricante do aparelho; • a tensão elétrica sobre os terminais da bateria não poderá ul- trapassar 14,5 V. Valores superiores a 14,5 V indicam defeito interno na bateria; • em bateria com manutenção, manter as tampas dos elementos removidas durante o processo de carga, pois há liberação de oxigênio e de hidrogênio da solução. Mesmo depois de termi- nada a carga, a célula pode acumular hidrogênio, que fica reti- do no elemento. O hidrogênio, dentro de certa concentração na atmosfera, é altamente explosivo. Por isso, evitar realizar esse processo de carga perto de locais que possam ter fogo ou faíscas; • a carga rápida causa aquecimento repentino na bateria, por- tanto, não permitir que temperaturas superiores a 50oC sejam atingidas, o que poderia danificá-la; • desligar o carregador antes de retirar os cabos positivo e ne- gativo, evitando a explosão pelo acúmulo de gases explosivos durante a carga; • como medida de segurança, alguns equipamentos de carga incor- poram um termostato que desliga a carga rápida automaticamen- te, quando a temperatura do eletrólito alcança 50oC. O controle termostático assegura a carga máxima, no menor tempo possível. BATERIA38 Recarga em paralelo das baterias Em uma recarga em paralelo, a tensão fornecida pelo carregador é mantida ligeiramente superior à tensão de uma única bateria, não podendo ultrapassar 14,5 V. O circuito paralelo consiste na ligação de bornes com a mesma polaridade. Figura 18 – Carga com baterias ligadas em paralelo. A corrente total do circuito será a soma da corrente que cada bateria recebe do carregador. Caso a bateria esteja danificada, a cor- rente é distribuída entre as outras, podendo provocar excesso de carga; por este motivo, é preferível que a recarga seja aplicada através de um circuito em série. Recarga em série das baterias Na recarga em série, a corrente fornecida a todas as baterias é igual, podendo ser calibrada no carregador. As ligações devem ser executadas de forma a unir o polo negativo da primeira bateria, ao positivo da segunda e assim sucessivamente. - + - + A +-OFF AJUSTE DE CARGA Carregador de baterias + Ed ne i M ar x SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 39 A garra positiva do carregador deve ser ligada ao borne positivo da primeira bateria; a garra negativa do carregador deve ser ligada ao borne negativo da última bateria. Figura 19 – Carga com baterias ligadas em série. Cargas insuficientes ou excessivas, aplicadas pelo sistema de carga do veículo ou por equipamentos de recarga, podem danificar a bateria. Consequências prováveis de carga excessiva • forte corrosão das placas positivas; • decomposição da água em gases (hidrogênio e oxigênio), que tendem a inibir a ação do material das placas e causar borbu- lhamento do ácido para fora das células; • aumento da temperatura, acelerando as reações químicas normais e danificando placas, separadores, caixa e composto de vedação; • empenamento acentuado e consequente perfuração dos sepa- radores. Esse tipo de dano ocorre frequentemente, quando a bateria é submetida à carga excessiva,logo após um período de descarga; • transbordamento da solução. - + - + A +-OFF AJUSTE DE CARGA Carregador de baterias + Ed ne i M ar x BATERIA40 Consequências prováveis de carga insuficientes • Aumento da densidade dosulfato nas placas, prejudicando as reações eletroquímicas durante a carga da bateria; • em baterias mantidas parcialmente descarregadas por perío- dos prolongados, pode ocorrer a formação de partículas de sulfato de chumbo sobre os separadores, provocando curtos- -circuitos temporários entre as placas negativas e positivas. Manutenção O tempo máximo de vida útil de uma bateria é atingido quando forem tomados os necessários cuidados para a sua manutenção e realizadas as inspeções periódicas recomendadas. Sua capacidade de carga não deve ser excedida por sobrecarga excessiva e constante, devendo ser observados os requisitos de carga. A água é um dos elementos essenciais de uma bateria e o único componente que é consumido, em decorrência das condições de car- ga. O nível recomendado do eletrólito deve ser mantido corretamente para que sua vida útil, máxima, seja atingida. Procedimentos para a correta manutenção de bateria • verificar o nível do eletrólito, em temperatura normal de fun- cionamento, (entre 20oC e 25oC) não permitindo que fique abaixo das placas, o que acarretaria alta concentração do áci- do, danificando os separadores e debilitando as placas, além de expô-las a um rápido processo de sulfatação, que compro- meteria a sua durabilidade. Para um eficiente desempenho, as placas devem ser mantidas completamente cobertas pelo SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 41 eletrólito. O nível correto do eletrólito é de 1 a 1,5 cm acima das placas; • ao reabastecer os elementos da bateria, usar somente água destilada; • conservar a bateria com pelo menos ¾ de sua carga, evitando que as placas se sulfatizem e percam a eficiência; • evitar sobrecargas: carga excessiva provoca superaquecimento da bateria, expandindo as placas positivas, podendo empenar ou quebrá-las. A sobrecarga pode causar, também, distorção da cabeça e deslocamento do composto vedador; • não adicionar, por derramamento, ácido sulfúrico ao eletróli- to de um elemento, quando o nível estiver abaixo do normal. O eletrólito usado no reabastecimento deve ter o mesmo peso específico do existente; • não retirar o eletrólito de um elemento cujo nível tenha sido recentemente completado com água, antes de recarregar a bateria; • não efetuar a verificação da densidade específica em baterias submetidas a um regime alto de descarga – partidas prolon- gadas, por exemplo; • não transferir eletrólito de um elemento para outro; • verifique os cabos quanto à corrosão e desgaste do isolamento; • quando necessário, limpar os bornes e/ou cabos da bateria com uma mistura de água+bicarbonato de sódio e uma escova de cerdas duras; • inspecionar a caixa da bateria quanto a trincas, quebras e deformações. Sujeira na tampa pode provocar a descarga da bateria. BATERIA42 Teste de fuga de corrente Para verificar se está ocorrendo fuga de corrente: • desligar todo os sistemas elétricos do veículo e travar as portas; • desligar o cabo negativo da bateria e ligar em série um ampe- rímetro em escala de até 200 mA; • esperar aproximadamente 10 minutos; • fazer a leitura do amperímetro. Figura 20 – Teste de fuga de corrente. O valor não poderá ser superior a: • 20 mA para baterias até 45 Ah; • 40 mA para baterias de 46 Ah até 75 Ah; • 70 mA para baterias de 76 Ah até 180 Ah (para veículos sem tacógrafo); • 170 mA para baterias de 76 Ah até 180 Ah (para veículos com tacógrafo). An to ni o Ci ril o de S ou za SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 43 Caso o valor seja ultrapassado, significa que há um consumo de corrente elétrica anormal no veículo que está descarregando a bateria. Para identificar qual circuito está provocando esta avaria, desli- gar todos os fusíveis (um de cada vez) e verificar em qual dos siste- mas a avaria pode ser eliminada. Repare o defeito e meça novamente o consumo. Precauções Os gases liberados durante o período de carga são explosivos. Nunca aproximar chamas ou permitir faíscas próximas ao local de recarga ou de baterias recentemente carregadas. O ácido sulfúrico usado nas baterias irrita a pele, olhos, nariz e garganta, causando queimaduras, então, evitar respingos ou contatos com a pele, olhos e roupa. É recomendável utilizar luvas de proteção e óculos de segurança resistentes a ácidos. Ter sempre à mão água e sabão para casos de respingos aciden- tais. Em uma emergência, neutralizar a ação do ácido, aplicando sobre a parte atingida uma solução de bicarbonato de sódio ou so- lução básica (alcalina fraca). É muito importante evitar a inalação de vapores ácidos. Se os olhos forem atingidos, lavá-los imediatamente com água corrente, durante aproximadamente 15 minutos. Em casos gerais mais graves, deve-se recorrer a cuidados médicos. BATERIA44 Geralmente estas regras de segurança são identificadas por sím- bolos próprios, utilizados internacionalmente: Figura 21 – Cuidados para manutenção em baterias automotivas. Avarias Baterias submetidas a longos períodos de inatividade, em estoque ou instaladas em veículos, requerem cuidados especiais de manuten- ção a fim de evitar deterioração. A ativação e carga de baterias de estoque e o recarregamento de baterias parcialmente descarregadas devem obedecer rigorosamente às normas recomendadas pelos fabricantes a fim de evitar danos cau- sados por processos inadequados. Descarte de baterias Conforme a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 257 de 30 de Junho de 1999, o fabricante passou a ser obrigado a coletar baterias de chumbo-ácido esgotadas ou inser- víveis e dar destinação ambiental adequado a esses produtos. Ed ne i M ar x ! Atenção Corrosivo: ácido sulfúrico. - + Proteja os olhos: Gases explosivos. Evite fumar ou provocar faíscas ou chamas. Contato com os olhos ou pele: lave imeditamente em água corrente. Procure socorro médico urgente. SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 45 Constatado o esgotamento da bateria, o usuário deverá entregá-la em qualquer estabelecimento em que o produto é comercializado ou, então, à rede de assistência técnica autorizada pelo fabricante, sendo todos obrigados a aceitá-la, independente de terem ou não comer- cializado a bateria em questão. Pela legislação atual, os comerciantes são obrigados a recolher as baterias com capacidade de consumo esgotadas ou inservíveis, além de aceitar o seu recebimento e enca- minhar ao fabricante. É dever de todos contribuir para o atendimento da legislação vigente . 4. Alternadores Funcionamento Componentes do alternador Testes O alternador é um componente do sistema de carga cuja função é fornecer energia elétrica a todos os consumidores e carregar a ba- teria do veículo. Para isso, o alternador transforma energia mecânica do motor do veículo em energia elétrica. Figura 1 – Alternador. Os veículos mais antigos utilizavam o dínamo para transformar energia mecânica em elétrica, porém em marcha lenta não apresenta a mesma eficiência do alternador (capaz de gerar em baixas rotações). N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 47 A Figura 2 compara a intensidade de corrente em função da ro- tação, entre um dínamo e um alternador com a mesma potência, aproximadamente. O alternador já começa a fornecer energia elé- trica com rotação essencialmente mais baixa. Em outras palavras, a bateria já recebe carga estando o motor em baixa rotação. Figura 2 – Comparação de capacidade de carga alternador x dínamo. A superioridade do alternador em relação ao dínamo podem ser observadas pelas seguintes vantagens: • fornecimento de potência já no regime de marcha lenta do motor, tornando possível a antecipação do início da carga da bateria; • elevada rotação máxima; • manutenção mínima; • pouco desgaste, alcançando longa duração; • segurança de funcionamento; • pouco peso em relação à potência; N at ál ia S ca pi n 30 25 20 15 10 5 0 0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 l máx. 2/3 l máx. 2/3 l máx. l máx. I ( A ) rotações Dínamo Alternador ALTERNADORES48• parte elétrica independente do sentido de rotação (exceção apenas em caso de emprego de determinados tipos de venti- lador); • possibilidade de emprego de bateria menor, graças à carga rápida. Funcionamento Princípio eletrodinâmico Os alternadores podem funcionar nos dois sentidos de rotação por não haver necessidade de inversão de corrente, como é o caso nos dínamos. O sentido da rotação depende exclusivamente do tipo de ventilador empregado. Figura 3 – Princípio de funcionamento do alternador. N at ál ia S ca pi n Diodos de excitação Diodos de potência Escovas DF Anéis coletores Enrolamento do estator Enrolamento de excitação D- D+ B+ SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 49 O princípio eletrodinâmico é baseado em um condutor elétrico que “interrompe” as linhas de força de um campo magnético, pro- duzindo uma tensão elétrica (força eletromotriz – FEM), sendo in- diferente se o campo magnético fica estacionário e o condutor elé- trico em movimento ou, vice-versa, o condutor estacionário e o campo magnético móvel. No alternador, o condutor elétrico, repre- sentado pelo enrolamento do estator, é estacionário e o campo mag- nético efetua um movimento de rotação. Daí o nome de “rotor”. Como os polos do campo magnético modificam constantemente a sua posição em virtude da rotação, forma-se no condutor uma tensão com valores e direção que se alternam, isto é, gera-se então uma tensão alternada. A figura a seguir mostra a produção de corrente alternada em condutor estacionário, com campo magnético em rotação. A mudan- ça de sentido da corrente elétrica resulta em deslocamento do pon- teiro para o lado oposto. Figura 4 – Produção de corrente alternada. A tensão entre os valores máximos, em caso de rotação uniforme do rotor, desenvolve-se segundo uma curva senoidal. N at ál ia S ca pi n + - + - ALTERNADORES50 Figura 5 – Curva de tensão alternada induzida. A força eletromotriz induzida é tanto maior quanto mais forte for o campo magnético e quanto mais concentradas forem as linhas de força e mais alta for a velocidade com a qual as linhas de força forem cortadas. Os alternadores têm eletroímãs para a produção do campo magnético. O campo eletromagnético atua somente enquan- to houver passagem de corrente pela bobina de campo (enrolamento de excitação). A fim de multiplicar o efeito de indução, não se expõe ao campo magnético apenas um condutor, mas um grande número deles, cons- tituindo o enrolamento do estator. Corrente trifásica No alternador, o enrolamento do estator é composto de três bo- binas. Em cada uma, forma-se uma tensão alternada que recebe o nome de “fase” (fases U, V, W). As bobinas são dispostas de maneira defasada a 120º. Essa corrente alternada de três fases chama-se N at ál ia S ca pi n FE M ( V ) 0 Rotações 0,5 1 SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 51 “corrente trifásica” e oferece melhor aproveitamento do gerador do que a corrente alternada de uma única fase. Figura 6 – Corrente alternada de três fases = corrente trifásica. 1 rotaçãoUu Uv Uw 1 período u v w 120º 240º 360º N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES52 As três fases estão encadeadas entre si por meio de conexão es- trela ou triângulo. As figuras a seguir mostram o símbolo de ligação dos dois tipos de conexão e esquematicamente a disposição no estator. Figura 7 – Conexão em estrela e triângulo do enrolamento do estator. Retificação da corrente mediante diodos semicondutores A corrente alternada de três fases, produzida no enrolamento do estator, tem que ser retificada para que a bateria possa ser carregada. Esse processo ocorre com o auxílio de diodos semicondutores, no caso, diodos de silício. As figuras abaixo ilustram um diodo de silício que só permite a passagem em um único sentido – a corrente passa em direção contrária à flecha – bloqueando a passagem no sentido oposto. Atua, pois, como retificador de corrente. Nos bornes de saída do alternador pode-se, pois, obter corrente contínua. Figura 8 – Diodo de silício. U u Up vw I = Ip u u = Up w lplp lp v I N at ál ia S ca pi n Diodo com esmalte vitri�cado Diodo com revestimento de resina Vidro Anel de ferro Cerâmica Placas de cobre Carcaça de cobre Placas de silício soldadas junção pn Na tá lia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 53 O âmbito de atuação dos diodos semicondutores em um alterna- dor permanece, no entanto, dentro de certos limites. Para que um diodo se torne condutor, nele se deve aplicar uma tensão de aproxi- madamente 0,6 Volts, no sentido da passagem. A tensão de bloqueio não poderá ultrapassar 100 Volts. O âmbito de tensão é, pois, perfeita- mente apropriado para os equipamentos elétricos usados nos veículos. Figura 9 – Característica de diodos de silício. No sistema elétrico do veículo, empregam-se diodos positivos e negativos que se diferenciam pelo fato de o material do diodo estar instalado em sentidos opostos. Isso é necessário, pois os diodos têm apenas uma conexão e a sua carcaça está fixada em uma chapa de base, conectada ao polo positivo ou ao polo negativo da bateria. 80 60 40 20 1,0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 002 001 Tensão de bloqueio 1 tol. 1 tol. Corrente de passagemI ( A ) U ( V ) U ( V ) Tensão de passagem Corrente de bloqueio l ( mA ) Nat ál ia S ca pi n ALTERNADORES54 Figura 10 – Diodo positivo e negativo. O modo de atuação de um diodo na retificação de corrente alter- nada acha-se representado na figura a seguir. Os semiciclos negativos são retidos pelos diodos, resultando numa corrente contínua pulsante. Figura 11 – Retificação de corrente alternada de uma fase. A fim de aproveitar ambos os semiciclos de cada período (retifica- ção de onda completa), existem para cada fase um diodo no lado po- sitivo e um diodo no lado negativo, perfazendo um total de seis diodos, que conduzem a corrente fornecida pelo alternador. Dá-se a isso o nome de conexão em ponte para a retificação da corrente trifásica. Sentido de passagem Ânodo Cátodo Ânodo Cátodo Sentido de bloqueioDiodo positivo Diodo negativo Sentido de passagem Sentido de bloqueio N at ál ia S ca pi n + + - - l t + + l t antes do diodo: corrente alternada de uma fase depois do diodo: corrente contínua pulsante N at ál ia S ca pi n I Antes do diodo: corrente alternada de uma fase + + + + tt-- I Depois do diodo: corrente contínua pulsante SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 55 Figura 12 – Conexão para a retificação da corrente trifásica. Na Figura 13 a seguir, está representado o resultado da retificação de um período completo: Figura 13 – Retificação de um período completo – transformação de corrente trifásica em contínua. A corrente trifásica é transformada em uma corrente contínua levemente ondulada. O grau de ondulação depende da quantidade de semiciclos retificados por unidade de tempo. + Diodo negativo Enrolamento do estator w v u Diodo positivo N at ál ia S ca pi n 1 período v u w v u wwu v U + - 1 período U + - N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES56 O número de semiciclos, por sua vez, depende da frequência de troca de polaridade do campo magnético. A figura a seguir foi ba- sea da na troca de polaridade por rotação e por fase. Nos alternadores, as inversões de polaridade ocorrem com frequência bem maior. Com isso, consegue-se retificação mais perfeita da corrente contínua resultante. Para aumentar a quantidade de trocas de polaridade por rotação, empregam-se diversos tipos de rotores. A conexão para retificação de onda completa é usada não somen- te para retificação da corrente de carga do alternador, mas também para a corrente de excitação, que deve magnetizar os polos do campo de excitação. Há três circuitos de corrente no alternador: • o circuito da corrente de pré-excitação; • o circuito da corrente de carga; • o circuito da corrente de excitação. Correntede pré-excitação Os alternadores são, via de regra, autoexcitantes. Isso significa que a corrente de excitação é obtida no próprio rotor, desviada da cor- rente principal. Como é possível a excitação, isto é, a formação de um campo magnético, quando ainda não há passagem de corrente de excitação? Para responder a essa pergunta, é preciso saber o que significa “mag- netismo remanente” ou “remanência magnética”. Ao ser desligada a corrente de um eletroímã, o respectivo campo magnético não desaparece por completo, ele continua existindo no núcleo de ferro, em pequena quantidade. Quando o alternador é acio- nado pelo motor do veículo, o magnetismo remanente no núcleo de SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 57 ferro provoca a formação de uma pequena força eletromotriz no en- rolamento do alternador. Essa tensão, por sua vez, dá lugar à passagem de uma pequena corrente elétrica no circuito fechado do enrolamento de excitação de maneira que, ao magnetismo remanente, é acrescido um pouco de eletromagnetismo, fortalecendo o campo de excitação, gerando força eletromotriz suficiente para a rotação do alternador. Figura 14 – Magnetismo remanente (remanência magnética). O campo de magnetismo remanente do rotor só é capaz de pro- duzir a referida tensão com a rotação elevada. Por isso, é necessária a pré-excitação do alternador na partida do motor. Núcleo de ferro N S + - Chave fechada: muitas linhas de força Chave aberta: poucas linhas de força (magnetismo remanente) N S + - N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES58 A maneira mais prática de se fazer isso é sob a forma de corrente da bateria, através da lâmpada indicadora de carga. Ao se ligar o motor, a corrente de pré-excitação terá o percurso apresentado na figura a seguir: Figura 15 – Circuito de excitação do campo magnético. A corrente de pré-excitação provoca, com absorção de corrente pela lâmpada indicadora, um campo magnético necessário ao início da autoexcitação do alternador. Diodos de excitação Regulador de voltagem D+ D+ DF Lâmpada indicada de carga Chave de ignição e partida Diodos positivos Bateria Enrolamento de excitação no motor + -B+ DF N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 59 Circuito da corrente de carga Figura 16 – Circuito de corrente de carga. No borne “D-” do alternador, obtém-se a corrente para carregar a bateria e alimentar os consumidores elétricos do veículo. O percurso da corrente de carga e de consumo é visto na figura 16. Verifica-se que a 120º a tensão na extremidade “U” do enrola- mento é positiva, em “W” negativa e em “V” é igual a zero, sem tensão. O percurso da corrente é então o seguinte: • na extremidade do enrolamento “U”, a retificação está ocor- rendo pelo diodo positivo “U”, ligado ao borne B+ do alterna- dor (positivo); • na extremidade do enrolamento “V”, não há retificação, pois a tensão é de 0 volt; • na extremidade do enrolamento “W”, a retificação está ocor- rendo pelo diodo negativo “W”, ligado ao borne “D-” ou carca- ça do alternador (negativo); N at ál ia S ca pi n (+)(-) V (o) W U Bateria Enrolamentos do estator Ângulo 120º U V W+ - U = pos. W = neg. V = 0 B+D- Diodos negativos Diodos positivos ALTERNADORES60 • enquanto as correntes de fase modificam o seu valor e trocam de polaridade, a corrente fornecida à bateria (ou aos consumi- dores elétricos) mantém sempre o mesmo sentido. Circuito da corrente de excitação A corrente de excitação para a produção do campo magnético é derivada do enrolamento do estator e retificada por três diodos de excitação especiais mais os três diodos de potência negativa. O per- curso da corrente de excitação é mostrado na Figura 17: Figura 17 – Circuito da corrente de excitação. Diodos de excitação Regulador B+ D+ DF DF D W ( – ) U ( + ) V ( o ) Diodos negativos Enrolamentos do estator Enrolamentos de excitação no rotor Diodos positivos N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 61 Componentes do alternador Elementos fundamentais de um alternador: • um enrolamento de três fases no estator, como parte imóvel dos condutores; • um rotor, sobre cujo eixo se encontram os polos magnéticos com o enrolamento de excitação, assim como (na maioria dos tipos) dois anéis coletores; • dois mancais, • seis diodos de potência; • três diodos de excitação; • duas escovas aplicadas sobre os anéis coletores pelos quais passa a corrente de excitação do enrolamento do estator para o enrolamento de excitação, em movimento giratório, fazendo a conexão elétrica do alternador com o regulador e com a rede de alimentação do veículo. Figura 18 – Componentes do alternador. Rotor Rolamento dianteiroCarcaça dianteira (mancal do rolamento) Polia Estator Carcaça traseira (mancal do rolamento) Conjunto reti�cador (placa de diodos) Regulador de tensão Tampa traseira N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES62 Rotor É no rotor que começa o processo de produção de energia elétri- ca. Construído sobre um eixo de aço, apresenta em seu interior uma bobina de cobre fixada no seu eixo que é envolvida por um par de rodas polares, o coletor. Quando a chave de ignição é ligada, o rotor recebe da bateria a tensão que induzirá uma corrente elétrica nos fios da bobina. Essa corrente, por sua vez, produz o campo magnético que é potencia- lizado pelas garras polares em aço. Esse campo magnético é que in- duzirá a produção de corrente elétrica. A quantidade de voltas e o diâmetro dos fios da bobina definem a potência que varia de acordo com a necessidade de corrente elétrica de cada aplicação. O núcleo do rotor recebe um banho de verniz especial que resis- te a temperaturas elevadas. Figura 19 – Rotor. Estator No estator é produzida a corrente elétrica. As bobinas de fios de cobre são fixadas sobre um núcleo constituído em aço. An to ni o Ci ril o de S ou za SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 63 Figura 20 – Estator. As bobinas do estator são construídas de forma a aproveitar ao máximo a produção de corrente. Isoladas entre si e cobertas por verniz especial, resistem às mais altas temperaturas e entrada de re- síduos. A corrente elétrica é induzida pelo campo magnético e age nos fios do estator. Conjunto retificador Pelo fato de gerar tensão alternada, a energia produzida no alter- nador não servem para alimentar os equipamentos elétricos do veí- culo nem para carregar a bateria, assim é necessário que essa tensão seja retificada ou filtrada. Também conhecido como placa de diodos, o conjunto retificador tem a função de transformar corrente e tensão alternadas em contínuas. Figura 21 – Conjunto retificador. N at ál ia S ca pi n N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES64 Os conjuntos retificadores, na sua maioria, são equipados com diodos Zenner que protegem os componentes elétricos das cargas de retorno e são montados de forma a bloquear correntes reversas, im- pedindo que a bateria se descarregue. Regulador de tensão Ao gerador – dínamo ou alternador – são feitas demandas eleva- das, pois a tensão tem que ser mantida no valor exigido pelos diver- sos consumidores elétricos e a bateria tem que receber carga sufi- ciente, mas não em demasia, não obstante as alterações da rotação do motor do veículo e as enormes variações de carga nos diversos âmbitos entre o regime de marcha lenta e o de plena carga. Por isso, são necessárias medidas especiais para uma regulagem automática da tensão, o que se obtém com os reguladores, de compro- vada eficiência, que acompanham cada gerador de energia elétrica. Figura 22 – Circuito básico regulador e alternador. N at ál ia S ca pi n D+ D- DF G 3 Alternador Condutor de retorno através da massa ou de cabo isolado Regulador D+ DF D- SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 65 A tensão produzida no alternador é relativamente igual ao pro- duto da rotação e da corrente de excitação. O princípio da regulagem da tensão consiste em comandar a corrente de excitação – e conse- quentemente ocampo de excitação no rotor do alternador – de tal maneira, que a tensão nos bornes seja mantida constante até a cor- rente máxima, com rotação e carga variáveis. Enquanto a tensão pro- duzida pelo alternador permanecer fora da faixa de tensão de regu- lagem (7 Volts a 14,7 Volts), o respectivo regulador não atuará. Quando a tensão ultrapassar o valor máximo indicado, o regula- dor de tensão causará – segundo o regime de funcionamento – uma redução ou interrupção total da corrente de excitação. A excitação do alternador e a tensão por ele produzida diminuem, ficando abaixo do valor prescrito. Nesse caso, a excitação do alternador e sua tensão voltam a subir até que o valor prescrito seja ultrapassado, recomeçando o circuito. Isso se passa com tanta rapidez, que a tensão do alternador fica praticamente ajustada ao valor constante desejado e, nem mesmo, percebe-se o tremular da luz. Reguladores de contato Utilizados em alternadores mais antigos para veículos pesados, sua modificação alternada da corrente de excitação é feita pela aber- tura e fechamento de um contato móvel, pressionado contra um fixo pela ação de uma mola. No momento em que a tensão nominal for ultrapassada, um eletroímã, influenciado pela tensão do alternador e agindo contra a força da mola, abre os contatos. Um resistor é liga- do ao circuito de corrente de excitação, resultando na diminuição dessa corrente e tem como consequência a queda da tensão do alter- ALTERNADORES66 nador que, quando baixa além da tensão nominal, a força da mola vence a força do eletroímã e os contatos se fecharão novamente. Nos alternadores são empregados reguladores de um elemento, constituído por eletroímã, cantoneira magnética e o porta-contato. O porta-contato é atraído pelo eletroímã. Figura 23 – Regulador de contato. Transistor A figura a seguir mostra como, em lugar de um relé com um eletroímã e contatos – (à direita) –, um transistor – (à esquerda) – pode desempenhar a mesma função. N at ál ia S ca pi n Eletroímã Porta-contato Cantoneira magnética Contatos de regulagem para baixa rotação Contatos de regulagem para alta rotação SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 67 Ao ligar o interruptor no circuito de comando do relé, seus con- tatos fecham o circuito da corrente principal – circuito de trabalho. Portanto, com uma corrente relativamente fraca, pode ser comanda- da uma corrente de trabalho mais forte. A mesma coisa ocorre com o transistor representado na parte esquerda da figura. Ao ser ligado o interruptor no circuito de coman- do, uma corrente é transferida do terminal negativo da bateria do interruptor pelo resistor, à base B, emissor E, ao terminal positivo da bateria. Em virtude da corrente que passa entre a base e o emissor, o trecho emissor-coletor (E-C) se tornará condutor e a corrente prin- cipal estará ligada. Essa é a característica principal do transistor. Figura 24 – Comparação de circuito transistor e relé. No alternador, o transistor principal do regulador de tensão liga e desliga o campo de excitação, em rápida sequência. N at ál ia S ca pi n E C B 8A 0,2 A Circuito de trabalho Circuito de comando 8A 0,2 A ALTERNADORES68 Figura 25 – Transistor. Regulador de tensão transistorizado O regulador transistorizado, representado de maneira simplifi- cada na figura a seguir, funciona da seguinte maneira: Partindo do borne D-, passa uma corrente elétrica através de R3 chegando até a base de transistor principal T1 passando pelo emissor “E” do mesmo e atingindo o borne D+ (o resistor “R3” serve de proteção contra a ocorrência de um curto-circuito entre D- e D+). Com isso o trecho C-E se torna condutor e a corrente de excitação passa agora de D-, (enrolamento de excitação) para a conexão DF e atinge D+. O alternador atinge com isso a sua excitação total e a tensão aumenta. A tensão do alternador vai ter também ao divisor de tensão “R1 – R2”, o qual, por sua vez, fornece a tensão Zener. Quando for atingida a tensão de aproximadamente 28 Volts, a tensão no resistor R2 será igual à tensão Zener e o diodo Z se tornará con- dutor. O diodo Z liga o transistor de comando “T2”. A base do tran- sistor principal “T1” ficará ligada ao borne D+ através do transistor T2. Não haverá mais passagem de corrente de base. Com isso, o transistor principal “T1” abrirá o circuito da corrente de excitação. O alternador deixará então de ser excitado. A tensão baixará para menos do valor teórico, e o diodo Z interromperá a corrente de base 1 cm E C B N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 69 do transistor “T2”. Com isso, a base do transistor principal “T1” será ligada, através do resistor “R3”, ao borne “D+”. O transistor principal “T1” tornará a ligar a corrente de excitação. Esse jogo se repete em uma sequência rápida, resultando uma tensão regulada com muita exatidão. Figura 26 – Regulador de tensão transistorizado. Regulador eletrônico de tensão Para alternadores de potências médias e grandes, empregam-se reguladores eletrônicos, com os quais é possível controlar com segu- N at ál ia S ca pi n R2 R1 R3T2 B E C T1 DF D-D+ D- Caixa de fusíveis Chave de ignição de partida Bateria - + Alternador G - + W Aos consumidores Lâmpada indicadora de carga Equipamento composto de um alternador T1 e de um regulador transistorizado ED, sendo: T1 = transistor principal T2 = transistor de comando Z = diodo Z R1 - R2 = divisor de tensão R3 = resistor Z W DF B+D+ U V ALTERNADORES70 rança as elevadas correntes de excitação dos alternadores. São, além disso, de elevada durabilidade. Os reguladores eletrônicos contêm transistores e diodos Zener, como elementos semicondutores. Figura 27 – Regulador eletrônico de tensão. Através dos contatos das escovas de carvão com o coletor, o regu- lador monitora e regula a tensão do alternador, adequando os níveis de tensão e corrente às condições ideais para o bom seu funcionamento. A tensão necessária à produção de corrente deve estar de acordo com o sistema elétrico do alternador, sob pena de ser danificado. Regulador multifunção Utilizados em alternadores de veículos que trabalham em regime severo e necessitam de controle de temperatura preciso para o bom desempenho do alternador e dos sistemas de injeção eletrônica. Ga- rante também o perfeito funcionamento e integração com o sistema de eletrônica embarcada do veículo. N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 71 Principais funções: • proporciona partidas sempre seguras; • funciona como sensor de carga de bateria, evitando o desgaste prematuro; • monitora o sistema de injeção eletrônica dos veículos mais modernos: gasolina, diesel e flex; • gerencia o sistema eletrônico, evitando picos de tensão; • evita os conhecidos picos de carga que desequilibram o motor e aumentam o consumo de combustível; • em caso de superaquecimento, preserva o alternador e seus componentes. Figura 28 – Regulador multifunção. Testes Teste do alternador no veículo • medir a tensão da bateria com o veículo ainda desligado e todos os componentes do sistema elétrico desacionados: N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES72 – se a bateria for do tipo com manutenção, observe o nível do eletrólito, ele deve estar a, aproximadamente, 1cm acima das placas; – se for do tipo livre de manutenção verifique a cor do visor indicador de carga da bateria, que deve estar verde; – a tensão deverá estar acima de 12,2 Volts; – ligar o motor do veículo com os equipamentos elétricos desligados. • manter a rotação de marcha lenta até que a tensão e a corren- te elétrica se estabilizem; • aumentar a rotação do motor até, aproximadamente, 2000 RPM e monitorar a tensão do sistema de carga, até ficar entre 13, 5 Volts e 14,5 Volts; • ligar todos os componentes do sistema elétrico do veículo, incluindo desembaçador traseiro, faróis, ar condicionado, ven- tilação interna e sistema de som; • certificar-se de que a tensão na bateria esteja em 12,7Volts, ou mais. Teste do alternador em bancada Utilizar equipamento próprio para este teste como: • bateria em bom estado de conservação e carga; • alternador instalado na bancada, com os cabos do voltímetro e do amperímetro ligados nos seguintes bornes do alternador: – cabo positivo (+) do voltímetro no borne B+ do alternador; – cabo negativo (-) do voltímetro na carcaça do alternador; – cabo positivo (+) do amperímetro no borne B+ do alternador; SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 73 – cabo negativo (-) do amperímetro no borne positivo (+) da bateria; – cabo negativo (-) da lâmpada no positivo (+) da bateria; – cabo positivo (+) da lâmpada no D+ do alternador; – cabo positivo (+) do reostato no borne positivo (+) da bateria ; • ligar o motor do equipamento e monitorar a tensão e a cor- rente elétricas: – a tensão deverá ficar entre 13, 5 Volts e 14,5 Volts; • aplicar descarga na bateria utilizando o reostato do equipa- mento até que a tensão caia para 12,6 Volts; • a corrente elétrica deverá estar próxima daquela indicada na etiqueta do alternador. Figura 29 – Teste de alternador em bancada específica. N at ál ia S ca pi n ALTERNADORES74 Teste de equilíbrio elétrico do veículo Acessórios instalados incorretamente podem sobrecarregar o sis- tema de carga, provocando desequilíbrio elétrico entre ele e o sistema elétrico do veículo. Nesse caso, o alternador fica com capacidade insuficiente para repor a carga perdida, podendo descarregar a bateria. Como testar o equilíbrio elétrico do veículo: • instalar um alicate amperímetro envolvendo os cabos conec- tados à bateria e alimentar os circuitos positivos; Figura 30 – Teste de equilíbrio elétrico no veículo 1. • ligar o motor do veículo e manter o funcionamento em, apro- ximadamente, 2.000 rpm; • ligar todos os acessórios do sistema elétrico do veículo, in- cluindo desembaçador traseiro, faróis, ar condicionado, ven- tilação interna e sistema de som; Ge rs on F er re ira d e So uz a SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 75 • anotar o valor da corrente elétrica consumida; • instalar o alicate amperímetro envolvendo somente o cabo do alternador e manter todos os acessórios ligados; Figura 31 – Teste de equilíbrio elétrico no veículo 2. • anotar o valor da corrente elétrica de carga; • subtrair o valor da corrente de carga pelo valor da corrente con- sumida, o resultado deverá ser igual ou superior a “0” Amper. Ge rs on F er re ira d e So uz a ALTERNADORES76 Tabela de diagnósticos Tabela 1 – Diagnóstico do alternador Inconveniente Possíveis causas Tensão superior a 14 v. • regulador de tensão defeituoso Corrente inferior à corrente de carga • defeito no regulador de tensão • curto entre espiras ou à massa do enrolamento do estator • d iodos em curto-circuito A lâmpada piloto acende com a chave de ignição desligada (motor parado) • há um ou mais diodos retificadores positivos em curto-circuito A lâmpada piloto acende fraca quando o motor está acelerado • verificar as conexões: cabo massa do motor à carroceria e da bateria • diodos de excitação abertos • diodos positivos abertos A lâmpada piloto não acende com o motor parado • lâmpada queimada ou desligada • regulador de tensão desconectado • bateria totalmente descarregada ou danificada • enrolamento do rotor interrompido A lâmpada piloto acende com pouca luminosidade e não se altera • circuito de campo do alternador interrompido • terminais DF isolados • escovas com mau contato • anel coletor rompido A lâmpada piloto permanece com luminosidade inalterada (forte) • terminal D+ em curto com a massa (como consequência, diodos de excitação queimados) • terminal DF em curto-circuito com a massa • curto-circuito com a massa ou entre espiras do enrolamento do rotor 5. Motor de partida Função Componentes do motor de partida Funcionamento Campo magnético Roda livre Circuito elétrico Testes do motor de partida Avarias no motor de partida Motor de partida é um motor elétrico de corrente contínua, uti- lizado para girar o motor de combustão do veículo, colocando-o em regime de funcionamento. Figura 1 – Motor de partida. N at ál ia S ca pi n MOTOR DE PARTIDA78 Função O motor de combustão interna do veículo necessita de um dispo- sitivo impulsor para sua partida. A função do motor de partida é fazer com que o motor do veículo atinja um número mínimo de rotações (40 rpm a 80 rpm no motor a gasolina, 100 rpm a 200 rpm no motor diesel) para que seja admitida a mistura ar/combustível ideal e, no caso do motor diesel, que seja conseguida também a temperatura necessá- ria na câmara de combustão. Componentes do motor de partida O motor de partida é constituído de: • chave magnética (automático); • induzido; • impulsor (bendix); • escovas e porta-escovas; • bobinas de campo. Figura 2 – Componentes do motor de partida. N at ál ia S ca pi n Garfo Chave magnética Porta-escovas Bobina de campo Induzido Impulsor Mancal traseiro Mancal dianteiro SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 79 Chave magnética (automático) Componente que converte energia elétrica em energia mecânica. É responsável por “deslocar” o impulsor até a cremalheira do motor e, no final do seu curso, permitir o acionamento do motor de partida. Figura 3 – Chave magnética. Induzido É responsável pela rotação do motor de partida. A corrente elé- trica circula pelas bobinas de campo ou pela carcaça polar magneti- zada e pelas espiras do induzido, gerando um campo magnético de repulsão que resulta em movimento giratório. Figura 4 – Induzido. N at ál ia S ca pi n An to ni o Ci ril o de S ou za MOTOR DE PARTIDA80 Impulsor (bendix) Com o pinhão do impulsor engrenado na cremalheira, a energia do motor de partida é transferida para o motor do veículo, iniciando seu movimento. Quando ultrapassa a velocidade do motor de parti- da, o dispositivo de roda livre do impulsor permite que o pinhão gire livremente como se não estivesse engrenado no motor de partida, evitando a quebra do pinhão, queima do induzido e danos gerais ao motor de partida. Figura 5 – Impulsor. Escova e porta-escovas Sua função é fixar as escovas, permitindo que ocorra o contato das escovas de carvão com o coletor do induzido do motor de parti- da, tornando possível sua alimentação elétrica. Normalmente o porta-escovas é composto por quatro escovas, sendo duas positivas e duas negativas, o que garante condição mais favorável para a pas- sagem da corrente elétrica fornecida pela bateria. N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 81 Figura 6 – Escovas e porta-escovas. Bobinas de campo As bobinas de induzidos e as bobinas de campo de motores de partida têm ligação em série, sendo percorridas pela mesma corren- te. Desse modo, é desenvolvido no induzido um torque muito eleva- do, especialmente no instante da partida, necessário para a rápida aceleração do motor de combustão até a rotação essencial ao seu funcionamento. As figuras a seguir mostram as linhas magnéticas e a disposição das espiras no induzido: Figura 7 – Bobinas de campo para motores de 2 e 4 polos. An to ni o Ci ril o de S ou za Entre-ferro Enrolamento Induzido Sapata polar N S N N S S N at ál ia S ca pi n MOTOR DE PARTIDA82 As linhas magnéticas sempre formam um circuito fechado que se conduzem muito bem em ferro, motivo pelo qual a carcaça, as sapatas polares e o induzido são de ferro. Entre as sapatas polares e o indu- zido há uma pequena folga conhecida como entreferro. As espiras são dispostas em ranhuras do induzido. O induzido acompanha a rotação das espiras e, para diminuir as perdas de mag- netização, é composto de várias lâminas isoladas entre si e prensadas sobre o eixo do induzido. O coletor também fica sobre o eixo. Funcionamento Nos motores elétricos de partida, o eletroímã é formado por uma carcaça polar de formato tubular em cujas partes internas estão fixa- das quatro sapatas polares(ímãs polares). Essas sapatas polares têm um enrolamento de excitação (ou bo- bina de campo) pelo qual flui a corrente para a excitação do campo magnético. Para que as linhas do campo apontem sempre na mesma direção, a bobina de campo é alimentada com corrente contínua. Como as linhas do campo magnético estão sempre fechadas e se propagam muito bem no ferro, as carcaças polares e as sapatas polares são feitas desse material, mais precisamente um aço com propriedades mag- néticas excepcionalmente boas. O induzido corresponde às espiras giradas no campo magnético, porém equipado com um núcleo adicional de ferro. Quando passa corrente no núcleo de ferro do induzido é formado um campo mag- nético com polos norte e sul. SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 83 A rotação do induzido é baseada no fato de que polos iguais aos dele e da carcaça polar estão um em frente ao outro e se repelem. O núcleo de ferro do induzido, para diminuição das perdas por magnetizarão , é composto de lâminas individuais, isoladas entre si, e prensadas sobre o eixo do induzido formando um “conjunto”. Nos canais desse núcleo de ferro estão as espiras, ou seja, o enro- lamento do induzido ligado às lâminas individuais do coletor, fixado diretamente no eixo do induzido. No coletor encostam, na maioria das vezes, quatro escovas de carvão, facilitando a passagem de corrente, ligadas aos pares no polo positivo (+) e no polo negativo (-) da bateria (ou massa). O coletor, mediante constante inversão de corrente, cuida para que a polaridade no induzido inverta o tempo, ao passo que os polos magnéticos na carcaça polar mantém sua polaridade inalterada. No induzido de um motor elétrico é provocada uma tensão (for- ça contraeletromotriz), que age em oposição à tensão operacional aplicada ao induzido. Quanto mais rapidamente gira o motor, tanto maior é a força e tanto menor é a intensidade da corrente. Se o motor for submetido a uma carga, tendo que desenvolver trabalho, com a diminuição da rotação, diminui também a força con- traeletromotriz, o que aumenta a intensidade da corrente que, assim como o torque, são maiores quando o motor parado deve entrar em funcionamento com carga. No motor elétrico de partida, a corrente elétrica é utilizada para gerar um movimento rotativo. A energia elétrica é transformada em energia mecânica. Isto se deve ao fato de que o condutor pelo qual flui corrente elétrica exerce força em campo magnético. A intensidade dessa força é proporcional à do campo magnético e à intensidade da MOTOR DE PARTIDA84 corrente elétrica, e maior quando campo magnético e corrente estão perpendiculares entre si. Figura 8 – Princípio de funcionamento de um motor elétrico. No esquema anterior, o condutor é representado por uma espira que pode girar livremente no campo magnético. Se por ela passar uma corrente elétrica, ela se alinha perpendicularmente ao campo magnético e é mantida nesta posição pela força magnética. Mas se neste ponto morto se inverter a direção da corrente na espira, pode ocorrer imobilização. O torque tem sempre o mesmo sentido, permitindo rotação con- tínua da espira. Esta inversão da corrente é feita em um coletor (in- versor de corrente) que nesse caso é constituído de dois segmentos semicirculares isolados entre si, aos quais estão ligadas as duas extre- midades da espira. Duas escovas de carvão estão ligadas com a fonte de tensão e, assim, flui corrente elétrica pelas espiras individuais. Escovas Ímã N S Comutador Espira N at ál ia S ca pi n SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 85 Campo magnético O campo magnético pode ser gerado por ímãs permanentes ou por eletroímãs (polos eletromagnéticos com enrolamento de excita- ção). Conforme a ligação do enrolamento de excitação é possível diferenciar entre motores de partida com enrolamento em derivação, em série e em dupla derivação. De modo geral, os motores de partida apresentam quatro sapatas polares, o que proporciona melhor aproveitamento dos condutores. Em contato com o coletor há quatro escovas ligadas, aos pares, ao borne positivo e negativo da bateria. Por meio dos polos do motor de partida, com exceção dos de pequena potência, de tipo ímã perma- nente, é obtido o campo magnético por eletroímãs (bobinas de campo). Roda livre Motores de partida com fuso de avanço e alavanca de comando (garfo) são equipados para sua proteção com uma roda livre (veja figura seguinte). A união mecânica situada internamente com o anel de acoplamento externo do impulsor é feita por roletes, que podem deslocar sobre a curva de deslizamento. Na condição de repouso, as molas pressionam os roletes para a parte mais estreita do espaço entre a curva de deslizamento do anel de acoplamento e a parte cilíndrica do eixo do pinhão para que, com o motor de partida em rotação, o pinhão seja firmemente acoplado ao eixo do induzido. MOTOR DE PARTIDA86 Observe na figura abaixo que com o eixo do induzido acionado, os roletes são travados no espaço menor, estabelecendo assim uma firme união mecânica. No momento em que ocorre inversão da força devido à aceleração do motor de combustão, os roletes se soltam e são empurrados – contra a força das molas – para a área com espaço maior. É, então, desfeita a união mecânica entre o induzido e o pi- nhão do motor de partida. Figura 9 – Roda livre. O eixo do induzido, quando em rotação, faz com que os roletes sejam travados no espaço mais estreito. Quando o motor de combustão entra em funcionamento, o pinhão do motor de partida é acionado com rotação maior do que a rotação sem carga do induzido do motor de partida; isso faz com que os ro- letes da roda livre destravem e – contra a força das molas – deslo- quem-se para a parte mais larga da curva de deslizamento dos roletes. Assim, é desfeita a união mecânica entre o pinhão e o induzido. N at ál ia S ca pi n Mola Rolete Anel de acoplamento Haste do pinhão Sentido do acoplamento Pinhão Curva de deslizamento dos roletes SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 87 A grande vantagem da roda livre é que apenas pequenas massas de peso bastante reduzidas precisam ser aceleradas e que o torque de ultrapasse do motor de combustão é relativamente pequeno. Circuito elétrico Quando o motorista gira a chave de ignição a 90º no sentido horário, é alimentada a linha 15 do circuito elétrico (positivo pós chave). Essa linha tem a função de alimentar os seguintes sistemas: • ignição do motor; • injeção eletrônica de combustível. O motor do veículo está pronto para entrar em funcionamento, mas ele precisa de um impulso para iniciar seu processo e combustão interna. Figura 10 – Circuito elétrico do motor de partida desligado. N at ál ia S ca pi n Garfo Impulsor Bobina de campo Escovas Bateria 30 50 Bobina de retenção Bobina de chamada Volante do motor Coletor 15 50 3015a Computador de ignição - MOTOR DE PARTIDA88 Esse impulso é dado pelo motor de partida que é acionado quando o motorista põe em ação a função Starter na chave de ignição. Figura 11 – Circuito elétrico do motor de partida acionado. Nesse momento, o comutador de ignição alimenta a linha 50, positivo para o motor de partida. Essa alimentação aciona a bobina da chave magnética que, por sua vez “desloca” o garfo forçando o impulsor contra a cremalheira do volante do motor. A chave magnética também exerce função de relé, fazendo com que o positivo da bateria acione (gire) o motor elétrico de partida. Testes do motor de partida Para testar o motor de partida no veículo: • utilize um multímetro para medir a tensão elétrica da bateria, o valor deverá estar acima de 12,2 Volts; N at ál ia S ca pi n Garfo Impulsor Bobina decampo Escovas Bateria 30 50 Bobina de retenção Bobina de chamada Volante do motor Coletor 15 50 3015a Computador de ignição - SISTEMAS DE CARGA E PARTIDA 89 • desligue a bobina de ignição do motor; • dê a partida no veículo; • verifique o valor da tensão na bateria durante a partida, não
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