Bateria descarregando

Muitos pensam que o alternador carrega a bateria e esta alimenta o sistema elétrico, um grande engano.

Veja este caso, um trator trabalhava toda noite e ao fim do turno a bateria estava descarregada. Conferido o alternador cuja capacidade era de 45 A e a carga instalada não passava de 20 A, o eletricista decidiu fazer a manutenção do alternador e também substituir a bateria. Como a situação continuou igual, resolveu aumentar a capacidade da bateria para 140Ah. Dois dias depois se repetiu o problema e ao ser indagado pelo engenheiro civil, responsável pela obra, este recomendou aumentar a capacidade do alternador para 105A.

Ao ser consultado pelo incrédulo engenheiro, diante dos fatos acima, ficou esclarecido que a capacidade do alternador era suficiente e a troca da bateria foi um erro.

Então, qual seria a solução?

Se o alternador está eletricamente em ordem, não há excesso de consumo, a máquina trabalha sem interrupção, resta uma pergunta: A rotação do alternador está correta?

Seria este o causador da falha? Conferido a rotação do alternador e do trator em marcha lenta, a do alternador se encontrava abaixo do normal (1200rpm).

Solução: Substituir a polia do alternador que estava errada para esta aplicação.

Exemplo da curva característica do alternador de 45 A.

Como regra geral, a rotação para o alternador usado deve ser de aproximadamente três vezes a rotação do motor Diesel, onde a capacidade de geração (30 A) cobre a demanda da carga mesmo na marcha lenta, veja a figura acima.

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Teste do sistema de carga

Fique por dentro do alternador

Teste o alternador e bateria em 4 passos

Teste do sistema de carga

Alternador, bateria e consumidores devem estar perfeitamente harmonizados.

O equilíbrio de carga ocorre quando o consumo máximo está ajustado com a capacidade mínima de geração do alternador, determinado pela rotação de marcha lenta do motor.A foto abaixo mostra o amperímetro conectado na saída do alternador e o voltímetro na bateria. Nesta condição se coleta informações importantes do sistema de carga.

 

O teste deve ser feito preferencialmente com o motor a temperatura de trabalho.

Nota: A potência real do alternador não foi informada propositalmente.

Com o motor funcionando em marcha lenta medí um consumo de 8,5 A, geralmente causado pelo sistema de ignição, injeção e carga residual da bateria.Na maioria dos casos o consumo não deve exceder a 15 A e a tensão na bateria a 14,5 V.

Com a corrente acima de 15 A e a tensão inferior ao valor máximo, possivelmente tenha se esquecido de desligar algum consumidor, a bateria pode estar descarregada ou com defeito, há sobrecarga na bomba de combustível, bobina de ignição ou outro componente.

Tensão acima de 15 V e corrente alta indica curto circuito no regulador de tensão.

Corrente abaixo de 15 A e tensão abaixo de 13V, verifique quanto à queda de tensão nos cabos, regulador de tensão ou alternador defeituoso. Continue com o teste.

Ainda em marcha lenta, ligue todos os consumidores possíveis.

No meu caso o consumo chegou a 49,5 A e a tensão na bateria caiu para 13,55 V. Isto indica que a capacidade do alternador é superior a 50 A e mesmo com todos os consumidores ligados há reserva suficiente para carregar a bateria, se necessário.

A potencia máxima do alternador é atingida quando a tensão cai para aproximadamente 13 V, pois abaixo deste valor se inicia a descarga da bateria.

Abaixo desta tensão temos um possível excesso de consumo, alternador ou regulador de tensão defeituoso, potencia do alternador insuficiente, rotação do alternador abaixo do normal.

Os parâmetros foram generalizados, porém se mostram eficientes para praticamente todos os sistemas. Se aplica ao sistema de 24V, basta dobrar a tensão. Em caso de divergência gritante, consulte manuais específicos.

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Fique por dentro do alternador
Conheça o regulador multifuncional
Teste simplificado do alternador em 4 passos

Por dentro do alternador

A curva de geração do alternador é uma preocupação constante do técnico que vai testar-lo, porém com as considerações abaixo a informação constante na placa deste é suficiente para este fim.

A foto ao lado mostra a placa do alternador compacto Bosch.

De acordo com a tecnologia do alternador, na rotação de marcha lenta do motor, e com uma relação de polias adequada ele pode fornecer de 60 a 80% da corrente máxima indicada na sua placa.

O alternador é alto limitador de corrente, ou seja, a queda de tensão imposta pela sobrecarga faz com que a corrente excedente seja fornecida pela bateria enquanto carregada.

Portanto as condições anteriores ditam que a corrente útil máxima do alternador é alcançada quando a tensão cai para aproximadamente 12,8 V, pois abaixo deste valor se inicia a descarga da bateria.

A foto acima ilustra o teste do alternador compacto com o motor em marcha lenta, a corrente máxima é de 62 A sob uma tensão de aproximadamente 12,8 V. A condição é normal para esta tecnologia, já que a corrente nominal é de 75 A.

Conheça o regulador de tensão multifuncional

Chamado também de regulador inteligente, este componente incorpora funções especiais à regulagem da tensão do alternador, vinculando-a a temperatura, carga e rotação do alternador. Além disso, sinaliza defeitos, pré-excita o campo (rotor) e protege o alternador contra curto circuito entre B+ e B-.

Características técnicas:

• Para a geração do alternador em caso de curto circuito entre B+ e B-.
• Diminui a tensão do alternador caso atinja o limite de temperatura do regulador.
• A corrente de pré-excitação não depende da Lâmpada piloto, é fornecido e controlado pelo regulador através de pulsos (PWM). Não havendo o funcionamento do motor, a corrente do rotor é reduzida após certo tempo.
• O inicio de geração é atrasado para evitar a carga do alternador logo após a partida do motor. Ajuda a estabilizar a marcha lenta do motor.
• Ao ligar consumidores de alta potência interrompe a geração do alternador e volta a aplicar-la gradualmente. Suaviza a carga mecânica do alternador evitando solavancos na condução do veículo.

Funções atribuídas aos bornes do regulador.

• Borne 15, chave de ignição - Liga e desliga o regulador. Esta função habilita o regulador e inicia a pré-excitação.Quando o borne 15 é conectado ao B- o regulador é desligado, parando a geração do alternador pelo tempo que permanecer esta condição.Interrompido o circuito para o borne 15, a geração se inicia em alta rotação devido ao magnetismo residual.Não existindo este borne o sinal de ligação é fornecido através da lâmpada piloto, via borne L.
• Borne L – Sinalizar defeitos, ativar o regulador caso este não possua o borne 15 e acionar um relê auxiliar para comandar consumidores que somente poderão ser usados se o alternador está gerando e não há sinalização de defeitos.
• Borne W – Fornece um sinal DC de onda quadrada para o instrumento indicador da rotação do motor. 
• Borne DFM (drive field monitor) – Fornece um sinal de onda quadrada modulado (PWM). A largura do pulso expressa a capacidade de geração do alternador e possibilita acelerar o motor em marcha lenta ou desligar consumidores para contrabalançar a potência do alternador.
• Borne BS (battery sense) – borne sensor para referencia da regulagem de tensão do alternador. Ligado diretamente ao positivo da bateria compensa a queda de tensão da linha B+ e aperfeiçoa a carga da bateria. Com a sua interrupção ou uma queda de tensão acentuada na bateria passa a usar o B+ do alternador como referência. Dependendo do regulador poderá haver ou não indicação de erro.

Possíveis sinalizações da lâmpada:

• Alternador parado (quebra da correia),
• Defeito de subtensão e sobretensão,
• Circuito do rotor interrompido ou em curto circuito,
• Diodo roda livre em curto ou interrompido,
• Regulador em curto,
• Conexão do borne 15 interrompido,
• Conexão do borne BS interrompido,
• Interrupção ou curto circuito da carga B+/B-.

Nota! Somente acende a lâmpada, não memoriza ou exibe código de erro.

Dica:
A foto ilustra um regulador que possui quase todas as funções descritas. Entretanto a quantidade de funções e os valores ajustados dependem dos veículos onde são aplicados. Mesmo que sejam fisicamente compatíveis, podem incluir programas e ajustes diferentes. Siga a recomendação do fabricante para evitar mau funcionamento por incompatibilidade na aplicação.

Como medir a tensão zener dos diodos do alternador

O circuito apresentado na figura 1 permite verificar a tensão zener dos retificadores de 12 V ou 24 V e também testar os diodos retificadores comuns.

Consiste de um resistor conectado em serie com uma fonte de tensão de aproximadamente 60 VDC. O positivo (via resistor) e negativo da fonte são conectados a um par de pontas de testes, tendo em paralelo um multímetro que indicará a tensão no diodo sob teste. A tensão da fonte se obtém retificando a tensão de 48 VAC, usando-se as extremidades do secundário do transformador de 24 V + 24 V. O tape central “CT” não é usado.

Na figura 2 temos uma amostra de diferentes diodos positivos retirados de suas respectivas placas retificadoras.

Abaixo se vê as imagens dos resultados obtidos com o testador:

A figura 3 exibe o teste dos diodos com a polarização direta. O multímetro deve indicar uma queda de tensão de 400 a 800 mV, independente do tipo de diodo citado acima. Neste teste obtive um valor médio de 625 mV.

Na sequência temos os valores de testes com a polarização reversa:

A figura 4 mostra que no diodo comum a tensão da fonte se mantém inalterada ou apresenta uma queda insignificante, em relação às pontas abertas.

A figura 5 ilustra a tensão zener medida no diodo de um alternador de 12V. Pode ser encontradas tensões entre 19 e 26 V.

Na figura 6 vemos a tensão zener medida no diodo de um alternador de 24 V. As tensões encontradas podem variar de 36 a 50 V.

Tensões diferentes das faixas indicadas significam que o diodo pode ter defeito. Em caso de divergência, consulte o fabricante para obter o valor exato da tensão zener.

Os diodos podem ser testados na sua respectiva placa retificadora, porém esta deve estar desconectada do estator para se obter um parâmetro individual.

Testando os diodos dos alternadores

Para testar diodos basta um multímetro que tenha uma escala apropriada!

Parece simples, porém não se devem esquecer algumas características importantes que vão garantir a eficiência do teste.

Atualmente temos duas tecnologias de diodos empregadas nos alternadores: os diodos retificadores comuns e os de tipo Zener. Recordem também os principais defeitos que ocorrem com os diodos: diodo aberto (interrompido), em curto circuito e com fuga de corrente.

A maioria dos multímetros pode avaliar se o diodo está interrompido ou em curto, porém poucos conseguem detectar a fuga de corrente. Para avaliar a fuga de corrente escolha um multímetro que selecionado para o teste de diodos indica a tensão da escala. Faça testes comparativos com componentes em bom estado e defeituosos para verificar a sensibilidade do aparelho. As imagens a seguir ilustram o teste de um diodo positivo com um multímetro, cuja tensão da escala é de aproximadamente 1500 mV.

1

Com a polarização direta (1), ponta de teste positiva (vermelha) no rabicho e a negativa na carcaça, o diodo conduz e o multímetro indica a queda de tensão sobre o mesmo (400 a 800 mV).

2

Invertendo-se as pontas de teste (polarização reversa, 2) a tensão indicada no multímetro, com as pontas abertas, se mantém inalterada. Diodo em perfeitas condições de funcionamento.

3

Em um diodo com fuga de corrente (3) a tensão indicada no multímetro sofre uma queda. Tensão com as pontas de prova aberta: 1440 mV; após o contato com o diodo caiu para 1413 mV.

Importante:

Um diodo com curto circuito apresenta condução nos dois sentidos, indicado no multímetro por uma queda de tensão próxima de zero.

4

Os diodos poderão ser testados, um por um, na placa retificadora (4) sem nenhum prejuizo.

Não use testadores cuja tensão seja superior a 16 Volts, pois se aproxima do limite de condução reversa dos diodos Zener.

Não toque os dedos nos terminais do diodo durante o teste.

Consulte os fabricantes dos diodos para obter informações sobre tolerâncias quanto à fuga de corrente.

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Alternador com retificador Zener

Os diodos retificadores são elementos que possibilitam a conversão da corrente alternada em contínua e os diodos Zener são construídos especialmente para trabalhar na região de condução reversa.

As novas gerações de alternadores contam com retificadores que combinam as funções de ambos, resultando num componente único que atua como retificador e ao mesmo tempo como limitador da voltagem (tensão) gerada pelo alternador e dos picos de tensão gerado pelas cargas indutivas na rede elétrica do veículo.

Essa tecnologia complementa a necessidade de proteção dos componentes eletrônicos do veículo, além de permitir o uso de componentes eletrônicos de menor nível de proteção contra picos de tensão.

Principais cuidados:

1 - Os retificadores dos alternadores de 12 e 24 Volts não são intercambiáveis devido à diferença da tensão Zener, aproximadamente 20 Volts para alternadores de 14V e 40 Volts para os de 24V.

2 – Não é recomendável a troca de diodos do retificador, pois os diodos são selecionados para se obter uma similaridade na tensão Zener, caso contrário sobrecarregaria um ou mais ramais de proteção.

3 – A tensão dos testadores de diodos devem ser inferiores a 16 Volts.

4 – A aparência física do diodo Zener pode ser similar a um diodo comum, o que causa enganos.

5 – Não montem retificadores ou diodos comuns em alternadores que tenham diodos Zener, pois isto inutiliza a proteção dos componentes eletrônicos do veículo podendo causar a sua queima.

6 – Pelo mesmo motivo do item cinco, não substitua um alternador que tenha diodo Zener por outro comum.

Para os que desejem conhecer mais sobre os retificadores Zener, aguardem, em breve farei uma postagem detalhando seu funcionamento.

Teste o alternador e bateria em 4 passos

A verificação da alimentação elétrica é uma regra básica para qualquer diagnóstico elétrico ou eletrônico. O alternador é a fonte de alimentação principal do carro, responsável por manter a carga da bateria e fornecer energia para todos os consumidores. A bateria armazena energia para alimentar o motor de partida e os consumidores, temporariamente, na falta do alternador.

 Usando apenas um voltímetro, conectado a bateria, é possível testar o alternador e a bateria, as duas fontes de energia que garantem o bom funcionamento do sistema elétrico do veículo.

Roteiro:

1 - Com o motor parado e todos os consumidores desligados.

Objetivo: Checar a carga da bateria. 12,3 a 12,8 V Ok

2 - Durante uma partida de 15 segundos (impedir o funcionamento do motor).

Objetivo: Checar a capacidade da bateria. Acima de 9 V Ok

3 - Com o motor funcionando em marcha lenta e a 2000 rpm, consumidores desligados.

Objetivo: Checar o regulador de tensão. De 13,8 a 15 V Ok

4 - Com o motor funcionando em marcha lenta. Ligar o máximo de consumidores

Objetivo: Checar a capacidade do alternador. Acima de 13 V Ok 

Caso haja divergência, faça um teste minucioso para encontrar a causa.