Misión del Motor de Arranque

El motor de arranque tiene la función de impulsar el cigüeñal del motor térmico. Este proceso se enfrenta a diferentes resistencias, como:

• Características del motor (cilindrada).
• Mecanismos auxiliares (bomba refrigerante).
• Temperatura ambiente (a menor temperatura, mayor resistencia).

Relación de Transmisión

Para reducir la velocidad del motor y aumentar su par, se incorpora una corona dentada con una relación de transmisión que varía entre 8/1 y 15/1, a velocidades de 100 a 200 rpm. Si el piñón se quedara anclado al girar el cigüeñal a gran velocidad, el motor se destruiría. Por esta razón, el piñón debe desengranarse al ponerse en marcha el motor.

Ley de Laplace

La fuerza que actúa sobre un conductor rectilíneo es directamente proporcional a la intensidad de la corriente que circula por él, la longitud del conductor sometida a la influencia del campo magnético y a la inducción electromagnética. Esta relación se expresa mediante la siguiente fórmula:

F = I x L x B x Sen(B)

Donde:

• F: Fuerza
• I: Intensidad de la corriente
• L: Longitud del conductor
• B: Inducción magnética

Funcionamiento con Múltiples Espiras

Para obtener un par uniforme e intenso, se utilizan múltiples espiras conectadas en serie a un solo anillo. La alimentación eléctrica se realiza mediante dos escobillas que hacen contacto con las delgas conectadas a las espiras. Antes de que una espira salga del campo magnético, las escobillas alimentan a otras, manteniendo así un par uniforme. Para aumentar el par de rotación, se puede incrementar la intensidad del campo magnético o el número de espiras sobre un núcleo magnético que cierre las líneas de fuerza. Este es el principio básico del funcionamiento del motor eléctrico.

Motor de Arranque por Horquilla

Conjunto Inductor o Estator

El estator crea un campo magnético al moverse las espiras. Es un cuerpo hueco de acero con caras lisas, una de las cuales tiene cuatro masas polares de hierro dulce. Alrededor de estas masas se encuentran las bobinas inductoras de hilo de cobre, aisladas entre sí y de las masas polares por plásticos. Las bobinas están conectadas en serie y la dirección del arrollamiento determina la dirección del campo magnético. En algunos casos, no hay bobinas, sino imanes permanentes en las masas polares.

Conjunto Inducido

El inducido está formado por un eje sobre el que se monta un piñón elicoidal en el caso del motor de arranque por horquilla. Sobre el eje se encuentra un conjunto de chapas de láminas y en su extremo se alojan las bobinas, que están aisladas para evitar corrientes parásitas. Sobre el eje y a un lado del núcleo se encuentra el colector, un cuerpo de material aislante con láminas de cobre en su exterior llamadas delgas. Cada delga se conecta al extremo de una bobina. Algunos motores de arranque tienen un tren epicicloidal al final del eje, con un engranaje de arrastre.

Tapa del Lado de Accionamiento

Esta tapa cierra el motor por el lado de accionamiento y sirve de soporte al relé. Es una carcasa cilíndrica donde se ajusta el estator. En su interior se encuentra el mecanismo reductor. En la cara exterior lleva una brida que sirve para el montaje del motor y tiene un orificio para el anclaje del volante. También tiene orificios que permiten el paso de aire al estator. En la parte superior hay una carcasa más pequeña que aloja y soporta el relé. En la parte intermedia de unión se encuentra la horquilla. En el extremo hay un casquillo de bronce donde se aloja el eje del inducido, con una ventana que permite el desplazamiento del piñón.

Tapa del Lado del Colector

Esta tapa cierra el motor por la parte trasera, sobre el colector del inducido. Se ajusta al estator y tiene dos orificios en la parte posterior donde se encuentran las portaescobillas. Las portaescobillas alojan las escobillas de carbón y los muelles que las presionan contra el colector. A través de las escobillas se realiza la alimentación eléctrica de las bobinas. También hay un orificio sobre el relé para la alimentación de la batería.

Relé de Arranque

El relé de arranque cierra el circuito de alimentación de la batería al motor, manejando la elevada intensidad de corriente necesaria para el arranque. Permite controlar esta corriente con un interruptor que maneja una corriente mucho menor.

Constitución

El relé está formado por una carcasa que contiene un electroimán. El electroimán tiene espiras aisladas arrolladas sobre un tubo cilíndrico, uno de cuyos extremos está imantado. Por otro lado, hay un núcleo móvil unido a un eje que tiene contactos eléctricos en su extremo. Un muelle separa los contactos del núcleo móvil del electroimán. En la parte trasera del relé hay dos espárragos que actúan como bornes:

• Borne 1: Alimentación de la batería.
• Borne 2: Conexión al bobinado inductor del motor de arranque.

Junto al borne de alimentación del electroimán hay dos arrollamientos:

• Arrollamiento de atracción: Conectado al interruptor de encendido y arranque y al borne de alimentación.
• Arrollamiento de retención: Conectado al interruptor de encendido y arranque y a la masa.

Funcionamiento

Al cerrar el interruptor de encendido y arranque, la corriente llega a los dos arrollamientos del relé, creando un campo magnético que atrae el núcleo móvil hacia el núcleo fijo del electroimán. El eje se desplaza, comprimiendo el muelle y cerrando los contactos eléctricos. Al mismo tiempo, el eje tira de la horquilla. Al cerrarse el circuito de alimentación eléctrica del motor de arranque, el arrollamiento de atracción queda cortocircuitado y solo queda activo el arrollamiento de retención. Al desconectar el interruptor de arranque, desaparece el campo magnético y el muelle devuelve el núcleo móvil a su posición original, abriendo los contactos de los bornes y liberando la horquilla.

Mecanismo de Arrastre

Constitución

El mecanismo de arrastre está formado por un manguito hueco dividido en dos partes:

• Manguito deslizante: Contiene el eje elicoidal y es desplazado por la horquilla.
• Manguito de engranaje: Sobre él se monta el inducido por medio del casquillo.

Mecanismo de Rueda Libre

Este mecanismo protege al inducido contra el exceso de revoluciones. Lleva una rampa por la que se desliza un rodillo, con un muelle que lo mantiene en su posición. Cuando el motor térmico se pone en marcha, el rodillo se desplaza por la rampa debido a la inercia, desacoplando el piñón del motor de arranque de la corona del volante motor.

Funcionamiento

La horquilla, unida al relé, desplaza el manguito deslizante por medio del piñón elicoidal hasta que queda bloqueado por los rodillos del mecanismo de rueda libre. Al ponerse en marcha el motor térmico, los rodillos empujan el manguito deslizante hacia atrás, desacoplando el piñón de la corona.

Mecanismo Reductor

El mecanismo reductor multiplica el par del piñón. Está formado por un piñón elicoidal, donde se encuentra el mecanismo de arrastre, y una corona dentada. Los piñones ruedan sobre la corona, reduciendo la velocidad y aumentando el par.

Esquema Eléctrico del Motor de Arranque

El circuito eléctrico del motor de arranque es sencillo. La batería se conecta directamente al borne positivo del relé. El relé actúa como un interruptor controlado por el interruptor de encendido y arranque. Cuando se activa el relé, cierra el circuito entre la batería y el motor de arranque.

Funcionamiento del Motor de Arranque por Horquilla

Al poner el interruptor de encendido en la posición de arranque, la batería alimenta al relé. El relé cierra el circuito de alimentación del motor de arranque y, al mismo tiempo, acciona la horquilla. La horquilla desplaza el piñón del motor de arranque hasta que engrana con la corona dentada del volante motor. El motor de arranque comienza a girar, impulsando el cigüeñal del motor térmico. Una vez que el motor térmico se pone en marcha, el mecanismo de rueda libre desacopla el piñón del motor de arranque. Al soltar la llave de encendido, el relé se desactiva, abriendo el circuito de alimentación del motor de arranque y permitiendo que la horquilla vuelva a su posición original.

Motor de Arranque por Inercia

El motor de arranque por inercia se utiliza en motores de poca potencia. En este tipo de motor, el mecanismo de arrastre se desplaza por inercia.

Constitución del Mecanismo de Arrastre

El inducido lleva un eje elicoidal sobre el que se encuentra el mecanismo de arrastre. Al empezar a girar el inducido, el piñón es lanzado hacia la corona dentada del volante motor. En el extremo del eje hay un muelle que mantiene el piñón en reposo cuando el motor de arranque no está en funcionamiento.

Funcionamiento

Al alimentar el relé, se crea un campo magnético que atrae el núcleo móvil, cerrando el circuito de alimentación del motor de arranque. El inducido comienza a girar y el mecanismo de arrastre es lanzado hacia la corona dentada por la acción del eje elicoidal. Si el piñón engrana con la corona, el motor térmico se pone en marcha. Si el piñón no engrana, seguirá intentando engranar mientras el motor de arranque esté alimentado. Una vez que el motor térmico está en marcha, el mecanismo de rueda libre desacopla el piñón del motor de arranque, que vuelve a su posición original por la acción del muelle.