101: Regulación de voltaje del alternador

Hay muchos diseños de sistemas de carga diferentes que se utilizan en aplicaciones automotrices. Un factor principal que diferencia un sistema de otro es el regulador de voltaje del alterador.

Algunos autos clásicos tienen un regulador electromecánico de voltaje, mientras que los vehículos de producción modernos usan un regulador electrónico o una computadora (a veces ambos). El diseño del regulador afecta a todo el diseño del sistema de carga.

Cómo funcionan el alternador y el sistema de carga

El alternador carga la batería siempre que el motor está en marcha y al mismo tiempo suministra electricidad a los componentes electrónicos del automóvil.

Antes de saltar a los diferentes tipos de reguladores, es útil tener una comprensión básica de cómo funciona el sistema de carga.

Como la mayoría de la gente sabe, el alternador carga la batería siempre que el motor está en marcha y al mismo tiempo suministra electricidad a los componentes electrónicos del automóvil. El alternador realiza estas tareas a través de la inducción electromagnética, un fenómeno que genera corriente eléctrica a partir de un campo magnético.

Componentes del alternador de un coche

El estator (fondo), el rotor (centro) y el rectificador (primer plano) del alternador.

Los componentes principales que se encuentran dentro del alternador son el rotor, el estator y el puente rectificador.

  • El rotor, que es la parte giratoria del alternador, consta de bobinas de alambre (conocidas como bobina de campo) detrás de polos magnéticos opuestos.
  • El estator consta de tres conjuntos de bobinados estacionarios y un núcleo laminado.
  • El puente rectificador contiene diodos que actúan como válvulas de retención eléctricas unidireccionales.

La bobina de campo del rotor recibe corriente eléctrica a través de un conjunto de anillos deslizantes y cepillos (ubicados en el eje del rotor). Esa corriente crea un campo magnético, que se ve reforzado por los polos magnéticos del rotor.

Siempre que el motor está en marcha, la correa de transmisión del vehículo hace girar el rotor a través de una polea en la parte delantera del alternador. A medida que el rotor gira, hace que el estator genere una corriente alterna. El puente rectificador convierte la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) que puede utilizar el sistema eléctrico del automóvil.

Pero hay una pieza más en el rompecabezas. Para que el sistema de carga funcione correctamente, el alternador debe producir suficiente voltaje para cargar la batería, pero no tanto como para dañar los componentes electrónicos del automóvil.

Para solucionar este problema, la salida del alternador se controla regulando la cantidad de corriente que fluye a través de la bobina de campo del rotor. El regulador de voltaje es el encargado de realizar esta tarea.

Regulación de voltaje electromecánica, electrónica y controlada por computadora

Hasta mediados de la década de 1970, muchos automóviles usaban reguladores de voltaje electromecánicos. Sin embargo, los vehículos de producción modernos controlan la salida del alternador con un regulador electrónico, una computadora o ambos.

Aunque cada tipo de regulador funciona de manera diferente, todos realizan la misma tarea: controlar la salida del alternador. La salida se regula administrando el flujo de corriente a través de la bobina de campo.

Echemos un vistazo a cada tipo de regulador y su circuito.

Regulador de voltaje electromecánico

Algunos vehículos antiguos usan un regulador de voltaje electromecánico externo al alternador que contiene tres interruptores electromagnéticos: el relé de corte, el regulador y el regulador de corriente.

Algunos vehículos antiguos usan un regulador de voltaje electromecánico externo al alternador. La mayoría de estos reguladores contienen tres interruptores electromagnéticos denominados relé de corte, regulador y regulador de corriente. Cada uno tiene un propósito distinto.

  • El relé de corte se cierra para conectar el alternador a la batería, lo que permite cargar la batería. El relé de corte también se abrirá según sea necesario para evitar que la batería se descargue en el alternador.
  • El regulador se abre y se cierra para controlar el circuito de campo del alternador, regulando así la salida de voltaje del alternador.
  • El regulador de corriente se abre y se cierra para controlar el circuito de campo del alternador, regulando así la salida de corriente del alternador.

Los reguladores de voltaje electromagnéticos ya no se encuentran en los vehículos de producción. Todos los sistemas de carga modernos utilizan alguna forma de regulación que es puramente electrónica.

Regulador Electrónicos

Los reguladores electrónicos utilizan semiconductores (diodos zener y transistores) para controlar la salida del alternador. Normalmente, el regulador controla el alternador abriendo y cerrando el lado de tierra del circuito de campo. Si lo hace, permite u obstruye el flujo de corriente.

A diferencia de los reguladores electromecánicos, los reguladores electrónicos son de estado sólido sin partes móviles. El diseño de estado sólido permite ciclos más rápidos y un control más preciso del alternador.

Los reguladores electrónicos se pueden montar internamente (dentro del alternador) o externamente (en otro lugar).

Exactamente qué cables van a un alternador dependerá del diseño del sistema. Pero generalmente, un alternador (que no está controlado por computadora) con un regulador interno tendrá tres terminales. Los terminales son los siguientes:

  • Terminal de la batería: se conecta a la batería para cargarla.
  • ” de detección de voltaje: permite que el regulador detecte el voltaje de la batería.
  • Terminal de campo o de encendido: permite que el voltaje de la batería del encendido fluya a la bobina de campo del alternador durante el arranque.

Los reguladores de voltaje electrónicos se han utilizado en muchos automóviles desde mediados de la década de 1970.

Regulación de voltaje controlada por computadora

Muchos vehículos de último modelo utilizan la computadora del motor, que a menudo se denomina módulo de control del tren motriz (PCM), para controlar la salida del alternador. La mayoría de los módulos usan un controlador interno para encender y apagar el circuito de campo del alternador.

Un ejemplo es el sistema de administración de energía eléctrica (EPM) de General Motors (GM). Con esta configuración, hay un regulador interno que no se puede reparar dentro del alternador. Pero el PCM controla la salida del sistema cambiando el tiempo de encendido del flujo de corriente a través de la bobina de campo.

Muchos vehículos de último modelo utilizan el PCM para controlar la salida del alternador.

El PCM decide cuánto voltaje necesita el sistema de carga al observar los datos del módulo de control del cuerpo (BCM). Una red de datos permite que el PCM, el BCM y otros módulos se comuniquen entre sí. El BCM monitorea un sensor de corriente de la batería, que está ubicado en uno de los cables de la batería, para monitorear la corriente que entra y sale de la batería.

Si hay una falla dentro del sistema EPM, se enviará un mensaje a través de la red de datos, indicándole al grupo de instrumentos que encienda una o más luces de advertencia.

El sistema EPM de GM es solo un ejemplo de un sistema de carga controlado por computadora. Hay muchos otros diseños de sistemas, algunos de los cuales no usan un regulador dentro del alternador. Ciertos sistemas de carga de Chrysler, por ejemplo, albergan todos los componentes electrónicos del regulador dentro del PCM.

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¿Cómo función un regulador de voltaje ?

¿Qué es un regulador de voltaje?

Un regulador de voltaje es un dispositivo eléctrico cuyo único propósito es mantener un voltaje de salida constante. Proporciona el voltaje de salida deseado independientemente de cualquier cambio en el voltaje de entrada o las condiciones de carga. Los circuitos electrónicos dependen de los reguladores de voltaje, ya que requieren un suministro de voltaje estable para evitar daños.

¿Cómo funciona un regulador?

El regulador de voltaje utiliza el principio de un sistema de control de retroalimentación. Se basa en bucles de control de retroalimentación negativa.

Se proporciona una señal de voltaje de referencia al circuito comparador junto con la señal de retroalimentación del controlador. El circuito comparador compara ambos valores y envía la señal de error al controlador. El controlador regula el voltaje de salida utilizando la señal de error del comparador.

Tipos de reguladores de voltaje

En todo el mundo, los reguladores de voltaje son el componente eléctrico más común en cualquier máquina o dispositivo. Hay dos tipos fundamentales de reguladores de voltaje:

  • Regulador de voltaje lineal
  • Regulador de voltaje de conmutación

Reguladores Lineales

Un regulador de voltaje lineal funciona como un divisor de voltaje. La resistencia del regulador lineal varía con la carga conectada y el voltaje de entrada. Por lo tanto, es capaz de suministrar una señal de tensión constante.

Ventajas y desventajas

Los reguladores lineales tienen muchas ventajas, por ejemplo, proporcionan un bajo voltaje de ondulación, lo que significa menos fluctuación en la señal de voltaje de salida. Tiene un tiempo de respuesta rápido. Además, tiene baja interferencia electromagnética y menos ruido.

La eficiencia del regulador de voltaje lineal es baja y disipa mucho calor, por lo que se necesita un disipador de calor. También requiere más espacio. Una de las principales desventajas es que el voltaje de salida no puede exceder el voltaje de entrada.

Tipos de reguladores de voltaje lineal

  • Derivación

Un regulador de derivación se utiliza para circuitos de baja potencia. Funciona dirigiendo la corriente lejos de la carga y enviándola al suelo. Proporciona un camino desde el voltaje de entrada hasta una resistencia variable que está conectada a tierra. Tiene una eficiencia muy baja pero como la corriente desperdiciada tiene un valor muy bajo, se desprecia.

Aplicaciones

Se utiliza para absorber corriente (circuitos disipadores)

Amplificadores

Fuentes de alimentación de tensión

Circuitos electrónicos que necesitan una referencia de voltaje precisa

  • Serie

La operación de un regulador de voltaje en serie depende del componente variable que está conectado con la carga. Cuando se cambia la resistencia del componente variable, la caída de voltaje en el componente también cambia. Usando esta técnica, el voltaje a través de la carga permanece igual.

Una de las principales ventajas es que, dado que el componente variable y la carga están conectados en serie, la corriente que fluye a través de ellos es la misma. Por lo tanto, la carga usa efectivamente la corriente. Lo que lo hace más eficiente que un regulador de derivación.

Reguladores de voltaje de conmutación

Los reguladores de voltaje de conmutación consisten en un dispositivo en serie que se enciende y apaga repetidamente a alta frecuencia. El ciclo de trabajo se utiliza para controlar la cantidad de carga suministrada a la carga. El ciclo de trabajo está controlado por un sistema de retroalimentación que es muy similar al del regulador lineal. Los reguladores de conmutación tienen una alta eficiencia porque la carga está encendida o apagada, lo que significa que no disipa energía cuando está apagada.

El regulador de conmutación es superior al regulador lineal cuando se trata del voltaje de salida. Porque puede suministrar una señal de voltaje de salida que puede ser mayor que el voltaje de entrada. Además, incluso puede generar una señal de voltaje de polaridad opuesta.

Tipos de reguladores de conmutación

  • Reguladores Step Up (Boost)

También conocidos como reguladores elevadores, los reguladores elevadores generan una señal de voltaje de salida más alta al aumentar la señal de voltaje de entrada. Este tipo de regulador se usa más comúnmente para alimentar múltiples LED.

El propósito de este regulador es aumentar, disminuir o invertir la señal de voltaje. Además, también se le llama circuito inversor de voltaje. La polaridad opuesta se logra mediante la acción de polarización directa e inversa del diodo. Durante el tiempo de inactividad, el circuito carga el capacitor y cuando el capacitor está completamente cargado, suministra la salida de polaridad opuesta. La eficiencia de este tipo de regulador de voltaje es muy alta.

  • Regulador Step Down (Buck)

Step Down regulators are also called buck regulators. They supply a lower regulated output voltage signal from a higher unregulated input voltage signal.

  • Step Up/Step Down (Boost/Buck)

Los reguladores reductores también se denominan reguladores reductores. Suministran una señal de voltaje de salida regulada más baja desde una señal de voltaje de entrada no regulada más alta.

Regulador de voltaje de transistores

Los diodos Zener tienen un modo por el cual pueden actuar como un regulador de voltaje. Este modo se conoce como operación de tensión de ruptura inversa. Durante este modo, el diodo Zener mantiene una señal de voltaje de CC de salida constante mientras que la señal de voltaje de ondulación de CA está completamente bloqueada.

Aplicaciones de los reguladores de voltaje

Hay muchas aplicaciones de los reguladores de voltaje. Uno de los ejemplos más habituales es el cargador de móvil. El adaptador se suministra con una señal de CA. Sin embargo, la señal de voltaje de salida es una señal de CC regulada.

Todas las fuentes de alimentación del mundo utilizan un regulador de voltaje para proporcionar el voltaje de salida deseado. Computadoras, televisores, computadoras portátiles y todo tipo de dispositivos funcionan con este concepto.

Los circuitos electrónicos pequeños dependen de reguladores para funcionar. Incluso la más mínima fluctuación en la señal de voltaje puede dañar los componentes de un circuito como los circuitos integrados.

Cuando se trata de sistemas de generación de energía, los reguladores de voltaje juegan un papel esencial en su funcionamiento. Una planta de energía solar genera electricidad en función de la intensidad de la luz solar. Necesita un regulador para asegurar una señal de salida constante regulada.

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¿Cuánto cuesta reemplazar un regulador de voltaje?

En estos días, la mayoría de los reguladores electromecánicos de voltaje están ubicados dentro del alternador o montados en él. Como tal, la mayoría de las tiendas reemplazan todo el alternador cuando se realiza el mantenimiento del regulador.

Si tiene un taller que reemplace el alternador, puede esperar pagar entre $ 200 USD y $ 800 USD para hacer el trabajo. Por supuesto, el costo exacto dependerá de varios factores, como el año, la marca y el modelo de su vehículo.

Puede ahorrar dinero reemplazando el regulador de voltaje usted mismo si tiene las herramientas y los conocimientos técnicos.

Preguntas frecuentes sobre el regulador de voltaje del alternador

¿Dónde está el regulador de voltaje?

En la mayoría de los vehículos, el regulador de voltaje está ubicado dentro del alternador o montado en él. Pero los vehículos antiguos suelen tener reguladores de voltaje externo, que puede montarse en el guardabarros, el cortafuegos, etc.

También es importante tener en cuenta que algunos vehículos modernos no tienen ningún regulador de voltaje. En cambio, la computadora del motor controla directamente la salida del alternador.

¿Qué causa la falla del regulador de voltaje?

En la mayoría de los casos, los reguladores de voltaje simplemente se desgastan con el tiempo. Sin embargo, hay algunos casos en los que los problemas del sistema de carga, como una batería débil o un alternador defectuoso, pueden reducir la vida útil de los reguladores.

¿Puede conducir con un regulador de voltaje defectuoso?

Es posible que pueda conducir con un reguladores de voltaje defectuoso, pero no por mucho tiempo. Si el regulador está provocando una salida baja del sistema de carga, la batería eventualmente se descargará y el vehículo dejará de funcionar.

En un escenario en el que los reguladores está provocando una sobrecarga, el vehículo puede comenzar a presentar problemas de rendimiento que impiden su conducción. Además, una salida del sistema de carga superior a la normal puede dañar la batería y otros componentes eléctricos.

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Reguladores de voltaje defectuosos

Todos los sistemas de carga de automóviles deben tener algún medio para regular la salida de voltaje del alternador. En los autos antiguos, un regulador electromecánico de voltaje externo se encarga de esa tarea. Los vehículos modernos utilizan un regulador electrónico o una computadora (a veces ambos).

Como cualquier parte de su automóvil, el regulador de voltaje eventualmente puede fallar. Cuando eso suceda, notará uno o más síntomas molestos que querrá abordar de inmediato.

¿Qué hace un regulador de voltaje?

Antes de analizar cómo funcionan los reguladores de voltaje, es útil comprender cómo funciona el sistema de carga.

Como la mayoría de la gente sabe, el alternador carga la batería (siempre que el motor está en marcha) al mismo tiempo que suministra electricidad a los componentes electrónicos del automóvil. El alternador realiza estas tareas mediante inducción electromagnética, un fenómeno que genera corriente eléctrica a partir de un campo magnético.

Regulador de voltaje básico

El regulador de voltaje controla la cantidad de corriente que fluye a través de la bobina de campo del rotor para regular el voltaje de salida del alternador.

Los componentes principales que se encuentran dentro del alternador son el rotor, el estator y el puente rectificador:

  • El rotor, que es la parte giratoria del alternador, consta de bobinas de alambre (conocidas como bobina de campo) detrás de polos magnéticos opuestos.
  • El estator consta de tres juegos de bobinados estacionarios y un núcleo laminado.
  • El puente rectificador contiene diodos que actúan como válvulas de retención eléctricas unidireccionales.
  • La bobina de campo del rotor recibe corriente eléctrica a través de un conjunto de anillos colectores y cepillos (ubicados en el eje del rotor). Esa corriente crea un campo magnético, que se ve reforzado por los polos magnéticos del rotor.

Siempre que el motor está en marcha, la correa de transmisión del vehículo hace girar el rotor a través de una polea en la parte delantera del alternador. Cuando el rotor gira, hace que el estator cree una corriente alterna. El puente rectificador convierte la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) que puede utilizar el sistema eléctrico del automóvil.

Pero hay una pieza más en el rompecabezas. Para que el sistema de carga funcione correctamente, el alternador debe producir suficiente voltaje para cargar la batería, pero no tanto como para que los componentes electrónicos del automóvil se dañen. Es por eso que el sistema de carga tiene un regulador de voltaje. El regulador controla la cantidad de corriente que fluye a través de la bobina de campo del rotor para regular el voltaje de salida del alternador.

Hasta mediados de la década de 1970, muchos automóviles usaban reguladores de voltaje electromecánicos. Los vehículos de producción modernos, sin embargo, controlan la salida del alternador con un regulador electrónico (generalmente integrado en el alternador), una computadora o ambos. Cuando solo se usa una computadora, no hay un regulador de voltaje independiente. En cambio, todos los componentes electrónicos del regulador están integrados en la computadora del motor.

Batería de un vehículo

Un regulador de voltaje defectuoso puede hacer que el alternador se sobrecargue o se sobrecargue la batería del automóvil.

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Tipos de acondicionador de energía

¿No está seguro de qué tipo de acondicionador de voltaje es el adecuado para su instalación? Sigue leyendo

Filtros de tipo pasivo

El tipo de acondicionador de energía menos costoso, estos desvían los componentes de ruido de alta frecuencia, a través de un capacitor a tierra. Estos ofrecen capacidades de reducción de ruido muy básicas.

Transformador equilibrado

Ofreciendo una reducción de ruido superior a los modelos de inductor-capacitor pasivo (arriba). Este estilo de acondicionador de energía cuenta con un transformador de aislamiento balanceado que equilibra la alimentación de CA y produce una reducción de ruido mucho más adecuada para componentes de audio y video. Mucho más costosos que los filtros de tipo pasivo, también son más grandes, más pesados ​​y más ruidosos. Ofrecen una entrega de energía limitada debido al efecto de amortiguación del transformador de equilibrio.

Tipos regenerativos de CA

Incluso más grandes y más costosos, los acondicionadores de tipo regenerativo de CA arrojan mucho calor en funcionamiento. Pero abordan mejor los problemas asociados con el ruido en el espectro de audio y video, trabajando de manera similar a un generador de energía para regular el voltaje de CA. Corregir la simetría de la forma de onda (distorsión) y reducir o eliminar el ruido armónico de orden inferior (ruido generado desde el vecindario circundante hacia el interior de su hogar como resultado de cargas irregulares o recortadas en la línea de CA) que se sabe que está en el centro de estos problemas. Estos acondicionadores de alta gama utilizan circuitos de estabilización automática de voltaje con un transformador variable controlado por microprocesador. Entrega voltaje de CA completo y completamente nuevo a su sistema de entretenimiento, independientemente de las fluctuaciones o sobretensiones, que es casi libre de ruido.

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¿Cómo funciona un UPS?

Una fuente de alimentación ininterrumpida, también conocida como batería de respaldo, proporciona energía de respaldo cuando falla su fuente de energía regular o el voltaje cae a un nivel inaceptable. Un UPS permite el apagado ordenado y seguro de una computadora y equipo conectado. El tamaño y el diseño de un UPS determinan cuánto tiempo suministrará energía.

Topologías de UPS

Las diferentes topologías de UPS proporcionan niveles específicos de protección de energía. Un sistema de alimentación ininterrumpida pertenecerá a una de estas tres topologías: en espera, línea interactiva y doble conversión.

El modo de espera es la topología de sistema de alimentación ininterrumpida más básica. Un UPS de reserva recurre a la energía de respaldo de la batería en caso de problemas de energía comunes, como un apagón, una caída de voltaje o un aumento de voltaje. Cuando la energía entrante de la red pública cae por debajo o sobrepasa los niveles de voltaje seguros, el UPS cambia a energía de batería de CC y luego la invierte a energía de CA para hacer funcionar el equipo conectado. Estos modelos están diseñados para electrónica de consumo, computadoras de nivel de entrada, sistemas POS, sistemas de seguridad y otros equipos electrónicos básicos.

Sistema de alimentación ininterrumpida línea interactiva

Un sistema de alimentación ininterrumpida de línea interactiva incorpora tecnología que le permite corregir fluctuaciones menores de energía (bajo voltaje y sobre voltaje) sin cambiar a batería. Este tipo de UPS tiene un autotransformador que regula los voltajes bajos (por ejemplo, caídas de voltaje) y sobre voltajes (por ejemplo, subidas de tensión) sin tener que cambiar a batería. Los modelos de UPS interactivos en línea se utilizan normalmente para electrónica de consumo, PC, sistemas de juegos, electrónica de cine en casa, equipos de red y servidores de gama básica a media. Proporcionan energía durante eventos tales como apagones, caídas de tensión, sobretensiones o sobretensiones.

Sistema de alimentación ininterrumpida doble conversión

Un UPS de doble conversión (en línea) proporciona energía constante, limpia y casi perfecta, independientemente de la condición de la energía entrante. Este UPS convierte la energía de CA entrante en CC y luego de nuevo en CA. Los sistemas UPS con esta tecnología funcionan con alimentación de CC. Aislada el 100 por ciento del tiempo y tienen un tiempo de transferencia cero porque nunca necesitan cambiar a alimentación de CC. Los sistemas UPS de doble conversión están diseñados para proteger equipos de:

  • TI de misión crítica
  • Instalaciones de centros de datos
  • Servidores de alta gama
  • Grandes instalaciones de telecomunicaciones
  • Aplicaciones de almacenamiento
  • Equipos de red avanzados de los daños causados ​​por un corte de energía, caída de voltaje, aumento de voltaje o sobrecarga.

Formas de onda de salida del UPS

Los sistemas UPS tienen salida de onda sinusoidal o de onda sinusoidal simulada, según el modelo.

Salida de onda sinusoidal

La salida de forma de onda de mayor calidad es la onda sinusoidal, que es una oscilación suave y repetitiva de la alimentación de CA. Los sistemas UPS de nivel empresarial producen energía de onda sinusoidal para operar equipos electrónicos sensibles. La salida de onda sinusoidal garantiza que los equipos que utilizan fuentes de alimentación PFC activas no se apaguen cuando se cambia de la energía de la red a la energía de la batería.

Salida de onda sinusoidal simulada

Una forma de onda de salida de onda sinusoidal aproximada. Utiliza modulación de onda de pulso para generar una onda sinusoidal aproximada escalonada para suministrar energía de respaldo de batería más rentable para equipos que no requieren salida de onda sinusoidal. La tecnología utilizada para producir este tipo de salida de energía es menos costosa de fabricar y es común en los sistemas UPS interactivos en línea y en espera.

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Estabilizadores de voltaje electromecánicos

Un regulador de voltaje es un regulador eléctrico diseñado para mantener automáticamente un nivel de voltaje constante.

Puede utilizar un mecanismo electromecánico o componentes electrónicos pasivos o activos. Dependiendo del diseño, puede usarse para regular uno o más voltajes de CA o CC.

Con la excepción de los reguladores en derivación, todos los reguladores de voltaje operan comparando el voltaje de salida real con algún voltaje de referencia fijo interno. Cualquier diferencia se amplifica y se utiliza para controlar el elemento de regulación. Esto forma un bucle de servocontrol de retroalimentación negativa. Si el voltaje de salida es demasiado bajo, se ordena al elemento de regulación que produzca un voltaje más alto. Si el voltaje de salida es demasiado alto, se ordena al elemento de regulación que produzca un voltaje más bajo. De esta forma, la tensión de salida se mantiene aproximadamente constante. El lazo de control debe diseñarse cuidadosamente para producir el equilibrio deseado entre estabilidad y velocidad de respuesta.

Reguladores electromecánicos

Los primeros generadores y alternadores de automóviles tenían un regulador de voltaje mecánico que usaba dos o tres relés y varias resistencias para estabilizar la salida del generador a un poco más de 6 o 12 V, independientemente de las rpm del motor o la carga variable en el sistema eléctrico del vehículo. Los diseños más modernos utilizan tecnología de estado sólido (transistores) para hacer lo mismo.

Estos reguladores operan controlando la corriente de campo que llega al generador (o alternador) y de esta manera controlando la tensión de salida producida por el generador.

Reguladores de red

También se han utilizado reguladores electromecánicos de voltaje en las líneas de distribución de energía de CA. Estos reguladores generalmente operan seleccionando la toma apropiada en un transformador con múltiples tomas. Si el voltaje de salida es demasiado bajo, el cambiador de tomas cambia las conexiones para producir un voltaje más alto. Si el voltaje de salida es demasiado alto, el cambiador de tomas cambia las conexiones para producir un voltaje más bajo. Los controles proporcionan una banda muerta en la que el controlador no actuará, evitando que el controlador busque constantemente (ajustando constantemente el voltaje) para alcanzar el voltaje objetivo deseado.

Reguladores de derivación

Muchas fuentes de alimentación de CC simples regulan el voltaje mediante un regulador de derivación, como un diodo Zener, un diodo de ruptura de avalancha o un tubo regulador de voltaje. Cada uno de estos dispositivos comienza a conducir a un voltaje específico y conducirá tanta corriente como sea necesario para mantener su voltaje terminal a ese voltaje especificado. La fuente de alimentación está diseñada para suministrar solo una cantidad máxima de corriente que esté dentro de la capacidad operativa segura del dispositivo regulador de derivación (comúnmente, mediante el uso de una resistencia en serie). En los reguladores en derivación, la referencia de voltaje también es el dispositivo regulador.

Reguladores activos

Debido a que (esencialmente) descargan el exceso de corriente que no necesita la carga, los reguladores de derivación son ineficientes y solo se usan para cargas de baja potencia. Cuando se debe suministrar más energía, se utilizan circuitos más sofisticados. En general, estos se pueden dividir en varias clases:

  • Reguladores lineales
  • Reguladores de conmutación
  • Reguladores SCR
  • Reguladores combinados (híbridos)

Muchas fuentes de alimentación utilizan más de un método de regulación en serie. Por ejemplo, la salida de un regulador de conmutación se puede regular aún más mediante un regulador lineal. El regulador de conmutación acepta una amplia gama de voltajes de entrada y genera de manera eficiente un voltaje (algo ruidoso) ligeramente por encima de la salida deseada en última instancia. A esto le sigue un regulador lineal que genera exactamente el voltaje deseado y elimina casi todo el ruido generado por el regulador de conmutación. Otros diseños pueden utilizar un regulador SCR como “pre regulador”, seguido de otro tipo de regulador.

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Principio del regulador de voltaje automático

Un regulador automático de voltaje está en el corazón de los dispositivos a menudo llamados acondicionadores de energía o estabilizadores de energía. El acondicionador de energía típico es un regulador de voltaje automático combinado con una o más de otras capacidades de calidad de energía, tales como:

1) Supresión de sobretensiones

2) Protección contra cortocircuitos (disyuntor)

3) Reducción de ruido de línea

4) Equilibrio de voltaje entre fases

5) Filtrado de armónicos, etc.

Los acondicionadores de energía se utilizan normalmente en aplicaciones de bajo voltaje (<600 V) y tamaños por debajo de 2000 KVA.

En general, el regulador automático de voltaje de CA (AVR) es un dispositivo diseñado para regular el voltaje automáticamente, es decir, para tomar un nivel de voltaje fluctuante y convertirlo en un nivel de voltaje constante.

Principio de funcionamiento de AVR

El regulador de voltaje es un dispositivo de ajuste que controla el voltaje de salida del generador dentro de un rango específico. Su función es controlar automáticamente el voltaje del generador y mantenerlo constante cuando cambia la velocidad de rotación del generador, para evitar que el voltaje del generador sea demasiado alto para quemar el equipo eléctrico y hacer que la batería se sobrecargue. Al mismo tiempo, también evita que el voltaje del generador sea demasiado bajo, lo que da como resultado un mal funcionamiento de los equipos eléctricos y una carga insuficiente de la batería.

Dado que la relación de transmisión del generador al motor es fija, la velocidad del generador cambiará con el cambio de velocidad del motor. El suministro de energía del generador al equipo eléctrico y la carga a la batería requieren que su voltaje sea estable, por lo que es necesario ajustar el voltaje de salida del generador si el voltaje se mantiene básicamente en un cierto valor.

Un regulador de generador síncrono que mantiene el voltaje del generador síncrono en un valor predeterminado o cambia el voltaje del terminal según lo planeado.

Cuando el voltaje terminal y la potencia reactiva del motor síncrono cambian, la corriente de salida del excitador se controla automáticamente de acuerdo con la señal de retroalimentación correspondiente para lograr el propósito de regular automáticamente el voltaje terminal o la potencia reactiva del motor síncrono.

Según el principio de funcionamiento, el regulador de voltaje del alternador se divide en:

1. Regulador de voltaje tipo contacto

El regulador de voltaje de tipo de contacto se aplicó anteriormente, la frecuencia de vibración de contacto del regulador es lenta, hay inercia mecánica e inercia electromagnética, la precisión de la regulación de voltaje es baja, el contacto es fácil de generar chispas, interferencia de radio grande, poca confiabilidad, vida corta, ahora ha sido eliminado.

2. Transistor regulador

Con el desarrollo de la tecnología de semiconductores, se adopta el regulador de transistores. Las ventajas son la alta frecuencia de conmutación del triodo, sin chispas, alta precisión de ajuste, peso ligero, volumen pequeño, larga vida útil, alta confiabilidad, pequeñas interferencias de radio, etc. Ahora se usa ampliamente en modelos de automóviles de grado medio y bajo.

3. Regulador Ic (regulador de circuito integrado)

Además de las ventajas del regulador de transistor, el regulador de circuito integrado tiene un tamaño ultra pequeño y está instalado dentro del generador (también conocido como regulador incorporado), lo que reduce el cableado externo y mejora el efecto de enfriamiento. Ahora se usa ampliamente en  Audi y otros modelos de automóviles.

4. Regulador controlado por computadora

Después de que el detector de carga eléctrica mide la carga total del sistema, se envía una señal a la computadora del generador, y luego la computadora del motor controla el regulador de voltaje del generador, y el circuito de campo magnético se enciende y apaga de manera oportuna de manera confiable, asegurando así de manera confiable el funcionamiento normal del sistema eléctrico, la batería está completamente cargada y puede reducir la carga del motor y mejorar el ahorro de combustible. Dichos reguladores se utilizan en generadores de automóviles como Shanghai Buick y Guangzhou Honda.

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