219533650 Manutencao E Reparos De Sistemas Eletricos De Automoveis e28s

FIRJAN CIRJ SESI SENAI IEL

MANUTENÇÃO E REPAROS DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE AUTOMÓVEIS versão preliminar

SENAI-RJ • Automotiva

MANUTENÇÃO E REPAROS DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE AUTOMÓVEIS

FIRJAN−Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira Presidente Diretoria Corporativa Operacional Augusto Cesar Franco de Alencar Diretor SENAI – Rio de Janeiro Fernando Sampaio Alves Guimarães Diretor Regional Diretoria de Educação Andréa Marinho de Souza Franco Diretora

MANUTENÇÃO E REPAROS DE SISTEMAS ELÉTRICOS DE AUTOMÓVEIS

SENAI-RJ 2003

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis 2003 SENAI – Rio de Janeiro Diretoria de Educação

FICHA

TÉCNICA

Gerência de Educação Profissional Gerência de Produto Automotivo Produção Editorial Pesquisa de Conteúdo e Redação Revisão Pedagógica Revisão Gramatical Revisão Editorial Revisão Técnica Projeto Gráfico Diagramação

Luis Roberto Arruda Darci Pereira Garios Vera Regina Costa Abreu Docentes da Agência de Manutenção Automotiva da Unidade Tijuca Neise Freitas da Silva Mário Élber dos Santos Cunha Rita Godoy Denver Brasil Pessôa Ramos Sílvio Romero Soares de Souza Artae Design & Criação g-dés

Edição revista do material Básico de Eletricista de Automóveis publicado pelo SENAI-RJ, 2001.

SENAI-RJ GEP – Gerência de Educação Profissional Rua Mariz e Barros, 678 – Tijuca 20270-903 – Rio de Janeiro – RJ Tel.: (21) 2587-1116 Fax: (21) 2254-2884 [email protected] http://www.rj.senai.br

Sumário APRESENTAÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 UMA PALAVRA INICIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1 2 3 4 5 6 7 8

ELETRICIDADE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

CIRCUITOS ELÉTRICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

LEI DE OHM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Potência elétrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

MAGNETISMO E ELETROMAGNETISMO . . . . . . . . . . . . . . . 49

MULTÍMETRO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

BATERIA (ACUMULADOR DE ENERGIA) . . . . . . . . . . . . . . 65

SISTEMA ELÉTRICO DO VEÍCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Sistema de partida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

SISTEMA DE CARGA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

9

SISTEMA DE IGNIÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Sistema de ignição convencional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Sistema de ignição eletrônica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 Cabos de ignição . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

10

SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO E SINALIZAÇÃO . . . . . . . . . 125 Sistema de iluminação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Sistema de sinalização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

11

ÓRIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Sistema de indicadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Sistemas especiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

Prezado aluno,

Quando você resolveu fazer um curso em nossa instituição, talvez não soubesse que, desse momento em diante, estaria fazendo parte do maior sistema de educação profissional do país: o SENAI. Há mais de sessenta anos, estamos construindo uma história de educação voltada para o desenvolvimento tecnológico da indústria brasileira e da formação profissional de jovens e adultos. Devido às mudanças ocorridas no modelo produtivo, o trabalhador não pode continuar com uma visão restrita dos postos de trabalho. Hoje, o mercado exigirá de você, além do domínio do conteúdo técnico de sua profissão, competências que lhe permitam decidir com autonomia, proatividade, capacidade de análise, solução de problemas, avaliação de resultados e propostas de mudanças no processo do trabalho. Você deverá estar preparado para o exercício de papéis flexíveis e polivalentes, assim como para a cooperação e a interação, o trabalho em equipe e o comprometimento com os resultados. Soma-se, ainda, que a produção constante de novos conhecimentos e tecnologias exigirá de você a atualização contínua de seus conhecimentos profissionais, evidenciando a necessidade de uma formação consistente que lhe proporcione maior adaptabilidade e instrumentos essenciais à auto-aprendizagem. Essa nova dinâmica do mercado de trabalho vem requerendo que os sistemas de educação se organizem de forma flexível e ágil, motivos esses que levaram o SENAI a criar uma estrutura educacional, com o propósito de atender às novas necessidades da indústria, estabelecendo uma formação flexível e modularizada. Essa formação flexível tornará possível a você, aluno do sistema, voltar e dar continuidade à sua educação, criando seu próprio percurso. Além de toda a infra-estrutura necessária ao seu desenvolvimento, você poderá contar com o apoio técnico-pedagógico da equipe de educação dessa escola do SENAI para orientá-lo em seu trajeto. Mais do que formar um profissional, estamos buscando formar cidadãos. Seja bem-vindo!

Andréa Marinho de Souza Franco Diretora de Educação

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Apresentação

Apresentação A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmo as áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafios renovados a cada dia e tendo como conseqüência para a educação a necessidade de encontrar novas e rápidas respostas. Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, exigindo que os profissionais busquem atualização constante durante toda a sua vida – e os docentes e alunos do SENAI/RJ incluem-se nessas novas demandas sociais. É preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educação profissional, as condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo o trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suas possibilidades de atuar com autonomia, de forma competente. Este material trata da eletricidade, que há menos de um século era uma força misteriosa e assustadora, mas que, com o avanço do conhecimento científico, está se convertendo em mais um instrumento de desenvolvimento tecnológico. A eletricidade tornou-se, indubitavelmente, um fator importantíssimo na vida social e econômica do mundo. O uso que dela faz o homem distingue o século atual de todas as épocas anteriores de sua existência na Terra. O avanço da ciência, como tecnologia, está intimamente ligado ao uso da eletricidade nos mais variados ramos dos seus campos. A indústria automobilística, por exemplo, usa nos seus veículos um grande número de componentes elétricos necessários ou órios, os quais sofrem continuamente modificações e aperfeiçoamentos. É, portanto, de suma importância para o profissional eletricista estar a par dessas recentes transformações; estar sempre se atualizando e conhecer tais componentes, circuitos e seus princípios de funcionamento.

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Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Uma Palavra Inicial

Uma palavra inicial Meio ambiente... Saúde e segurança no trabalho... O que é que nós temos a ver com isso? Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho. As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços necessários, e dão o a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usar recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqüentemente decorrem do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz. É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambiente natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à capacidade da natureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que vive ao seu redor. Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema da poluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissões poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos, do curso da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origem do problema. No entanto, é importante repetir que quando as indústrias depositam no solo os resíduos, quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos ao meio ambiente. O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos de produção desperdiçadores e que produzem subprodutos tóxicos. Fabricam-se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens desta forma, obviamente, não é sustentável. SENAI-RJ – 13

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Uma Palavra Inicial

Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”) são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias não tem aproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui uma capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduos também é restrita, e a de receber resíduos tóxicos praticamente não existe. Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isto quer dizer que se devem adotar práticas voltadas para tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso de matérias-primas e energia, diminuam os resíduos e impeçam a poluição. Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos é importante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil dos produtos. As empresas precisam não só continuar reduzindo a poluição, como também buscar novas formas de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas. Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo. É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios diferentes e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, as cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas. Infelizmente, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão as suas práticas quando acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios — sejam estes financeiros, para sua reputação ou para sua segurança. A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoas bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável. Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos. De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho, usando os equipamentos de proteção individual e coletiva; de outro, cabe aos empregadores prover a empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de proteção. A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um – trabalhador, patrão e governo – assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos. Deve-se considerar, também, que cada indústria possui um sistema produtivo próprio, e, portanto, é necessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente,

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Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Uma Palavra Inicial

sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas que possam levar à melhoria de condições de vida para todos. Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o número de países, empresas e indivíduos que, já estando conscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é suficiente... faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em tal direção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre o meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho, lembrando que, no exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosa com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho. Tente responder à pergunta que inicia este texto: Meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho – o que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável. Vamos fazer a nossa parte?

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Eletricidade

1

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Eletricidade

Introdução A descoberta da eletricidade data aproximadamente de 25 séculos. Devemos esse fato ao filósofo grego Tales de Mileto, que se surpreendeu com os estranhos fenômenos de atração e repulsão que ocorriam entre certos corpos leves, sem que houvesse contatos entre eles. Era pensamento do filósofo que esses fenômenos fossem provocados por “forças ocultas”, o que mais tarde foi chamado de “campo elétrico”. Embora a eletricidade seja conhecida há tanto tempo, só recentemente chegamos a compreender melhor a sua natureza e os modos de utilizá-la. Isso foi fruto de cuidadosos estudos científicos realizados por muitos homens durante um período bastante longo, em países diferentes, alguns dos quais têm seus nomes como símbolo ou unidade do sistema que descobriram. Entre eles, podemos destacar Hertz, Volta, Franklin, Oersted, Faraday, Ampère, Ohm, Newton… Atualmente, os laboratórios de todas as universidades vêm demonstrando, experimentalmente, a validade dos teoremas, princípios e leis, relacionados com a eletricidade, para os quais novas aplicações são descobertas. Para que você possa compreender e aproveitar o conteúdo deste material, é necessário entender e ar a dominar os tópicos seguintes, que tratam das unidades de medida elétrica e seus conceitos.

SENAI-RJ – 19

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Eletricidade Por se tratar de uma força invisível, o princípio básico de eletricidade é explicado pela teoria atômica. Torna-se difícil, então, visualizar a natureza da força elétrica, mas são facilmente notáveis os seus efeitos. A eletricidade produz resultados e efeitos perfeitamente previsíveis. Para que possamos compreender melhor a eletricidade, observemos as seguintes definições: • matéria – toda substância (sólida, líquida ou gasosa) que ocupa lugar no espaço; • molécula – a menor partícula na qual podemos dividir uma matéria, sem que esta perca suas propriedades básicas. Por exemplo: quando dividimos um pó de giz até o ponto em que ele ainda conserva suas propriedades de pó de giz, tornando-se invisível a olho nu, mas visível ao microscópio, temos, então, uma molécula; • átomo – partículas que constituem a molécula. Podemos, assim, afirmar que um conjunto de átomos constitui uma molécula, a qual determina uma parte da matéria. É no átomo que se encontra o movimento eletrônico (corrente elétrica). O átomo é composto por um núcleo e partículas que giram ao seu redor em órbitas concêntricas, no que é muito parecido com a configuração dos planetas em torno do Sol.

átomo elétron núcleo (prótons e nêutrons)

H2O – molécula da água

H

O

Fig. 1

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H

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O núcleo é constituído de prótons e nêutrons, convencionando-se terem os prótons carga elétrica positiva (+) e os nêutrons, carga elétrica nula (0). As partículas que giram ao redor do núcleo são denominadas elétrons, com carga elétrica negativa (-). Podemos itir que, num átomo na condição de equilíbrio, o número de prótons é igual ao de elétrons. Se ele perde um elétron, torna-se eletricamente positivo (íon positivo); se ganha um elétron, fica negativo (íon negativo). A este desequilíbrio, chamamos “carga elétrica”. O conjunto dos fenômenos que envolvem tais “cargas elétricas” é definido como eletricidade, a qual se apresenta de dois tipos.

Eletricidade estática É a que envolve cargas elétricas paradas, gerada por atrito, pela perda de elétrons durante o friccionamento. Por exemplo, um bastão de vidro e lã de carneiro, choque ao descer de um veículo, etc.

Fig. 2

Eletricidade dinâmica ou corrente elétrica Fluxo de cargas elétricas que se desloca através de um condutor. Desta forma como a eletricidade se apresenta é que nos interessa estudar. E, para que tal fenômeno ocorra, são necessários, no mínimo, uma fonte de energia, um consumidor e condutores fechando o circuito.

consumidor fonte de energia

condutores

Fig. 3

SENAI-RJ – 21

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Eletricidade

Corrente elétrica A corrente elétrica pode-se apresentar de duas maneiras:

Alternada Quando o fluxo de elétrons alterna, de tempo em tempo (período), o seu sentido. Em termos práticos, é o tipo de corrente utilizada pelos sistemas elétricos de residências, indústrias, etc. Vamos nos limitar, em nosso caso, a nos aprofundar somente na corrente contínua.

I(A) I = corrente em ampère (A) T = unidade de tempo em segundos (s) amplitude 0

T(s)

período

Fig. 4

Contínua Quando o fluxo de elétrons mantém constante o seu sentido ao longo do tempo. Os sistemas elétricos dos automóveis utilizam corrente contínua para as luzes, órios, etc. Por este motivo, voltamos nossa atenção para a corrente contínua. I(A)

T(s)

Fig. 5

Para que exista este movimento de elétrons, é necessário criar uma diferença de potencial (tensão) entre as pontas do circuito. Vamos, então, visualizar o comportamento da corrente elétrica, comparando com a agem de água em um tubo. 22 – SENAI-RJ

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Tensão x pressão Uma caixa d’água fornece água sob pressão, e uma bateria estabelece a diferença de potencial elétrico no circuito, “empurrando” eletricidade através dos fios.

–

+

diferença de potencial gravitacional

12V

Fig. 6

Corrente elétrica x fluxo de água Após estabelecida a diferença de potencial, podemos, agora, verificar a semelhança entre o fluxo de corrente elétrica e o fluxo de água.

circuito elétrico

circuito hidráulico

fluxo de corrente elétrica = ampère

fluxo de água = litros/minuto

Fig. 7

Assim, quando um ampère está presente em um fio, isso significa que uma quantidade definida de eletricidade se encontra fluindo através do fio a cada segundo. Então: • tensão (V): diferença de potencial entre dois pontos; • corrente (I): fluxo de cargas elétricas que se desloca em um condutor em um determinado intervalo de tempo.

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NÃO EXISTE CORRENTE ELÉTRICA SEM TENSÃO.

Resistência elétrica x redutor hidráulico Continuando a nossa analogia entre o circuito elétrico e o circuito hidráulico, vamos ver agora o que é resistência elétrica.

Resistência elétrica É definida como a oposição oferecida por uma substância (ou material) à agem de corrente elétrica através de si. Assim como o redutor hidráulico reduz o fluxo de água em uma tubulação, a resistência elétrica limita a corrente elétrica.

resistência

Fig. 8

Da mesma forma, um consumidor de eletricidade, como, por exemplo, um tarol, um rádio, comportase como uma resistência elétrica, pois transforma energia elétrica em outro tipo de energia. Exemplo:

motor – energia elétrica para mecânica; aquecedor – energia elétrica para calor.

emos, agora, às unidades de medida elétrica.

Corrente Como visto, corrente elétrica é a quantidade de cargas elétricas que flui através de um condutor num determinado intervalo de tempo ou, ainda, a tendência a restaurar o equilíbrio elétrico num circuito onde exista diferença de potencial (ddp). A corrente elétrica num circuito é apresentada pela letra I, e sua unidade de medida é o ampère (A). Por definição, 1 ampère é a corrente que flui através de um condutor com resistência de 1 ohm, quando a diferença de potencial entre seus terminais é igual a 1 volt.

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Para medir a corrente elétrica, usa-se o amperímetro, ligado sempre em SÉRIE com o circuito correspondente.

A

SENTIDO DA CORRENTE: O sentido convencional da corrente elétrica, num circuito, é do pólo positivo para o pólo negativo.

Fig. 9

Tensão Tensão elétrica é a diferença de potencial existente entre dois pontos distintos no circuito. Pode ser definida, também, como a força impulsora ou pressão que força a agem da corrente elétrica nos condutores. Quando afirmamos que uma bateria tem 12 volts, estamos dizendo que a diferença de potencial existente entre um pólo e outro é de 12 volts. A tensão pode ser representada pelas letras E, V ou U, e sua unidade de medida é o volt (V). Por definição, 1 volt é a diferença de potencial necessária para impelir 1 ampère através de 1 ohm.

A tensão deve ser medida com auxílio de um voltímetro, ligado sempre em PARALELO com o circuito que se deseja medir.

V

O voltímetro indica a queda de tensão ou a diferença de potencial entre os pontos A e B.

Fig. 10

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Resistência A oposição que um condutor elétrico oferece à agem da corrente elétrica é que se denomina resistência elétrica. O valor da resistência elétrica é diretamente ligado à combinação de quatro fatores: 1. o material que constitui o condutor (resistividade); 2. o comprimento do condutor; 3. a área da seção transversal; 4. a temperatura de trabalho do condutor.

O que determina a resistividade do material a ser utilizado em condutores é a sua quantidade de elétrons livres. Os metais são os melhores condutores de corrente elétrica, destacando-se o cobre, o alumínio e a prata. O comprimento de um condutor também interfere diretamente no valor da resistência. Quanto maior o comprimento do condutor, maior a oposição à agem de corrente elétrica.

menor resistência maior resistência

Fig. 11

A área da seção transversal ou o diâmetro do condutor também alteram o valor da resistência do condutor. Quanto maior o diâmetro, menor oposição à agem de corrente elétrica.

menor resistência maior resistência

Fig. 12

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Tabela de Características de Fios Elétricos

Seção nominal (mm2)

Resistência por metro corrido a 20ºC 103Ω/m

Diâmetro do condutor/ medida máxima (mm)

Diâmetro do fio/medida máxima (mm)

Corrente permanente issível (valor aproximado)

20ºC (A)

50ºC (A)

0,5

37,1

1,0

2,3

12

8,0

0,75

24,7

1,2

2,5

16

10,6

1

18,5

1,4

2,7

20

13,3

1,5

12,7

1,6

3,0

25

16,6

2,5

7,6

2,1

3,7

34

22,6

4

4,71

2,7

4,5

45

30

6

3,14

3,4

5,2

57

38

10

1,82

4,3

6,6

78

52

16

1,16

6,0

8,1

104

69

25

0,743

7,5

10,2

137

91

35

0,527

8,8

11,5

168

112

50

0,368

10,3

13,2

210

140

70

0,259

12,0

15,5

260

173

95

0,196

14,7

18,0

310

206

120

0,153

16,5

19,8

340

226

O aumento da temperatura causa um aumento da resistência do condutor. Um exemplo prático pode ser o cabo que alimenta o motor de partida do veículo. Ele oferece menor resistência à circulação de alta corrente consumida pelo motor na partida, por possuir pequeno comprimento e maior bitola (diâmetro).

SENAI-RJ – 27

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Eletricidade

A resistência elétrica é representada pela letra R, e sua unidade de medida é o ohm (Ω). Um (1) ohm é a resistência que permite a agem de uma corrente de 1 ampère sob tensão de 1 volt.

ATENÇÃO: É importante tomar cuidado para nunca ligar um ohmímetro num circuito com corrente elétrica.

Fig. 13

Para medir a resistência elétrica, usa-se o ohmímetro, ligado ao componente que se deseja medir, desde que este se encontre desenergizado.

O que distingue um bom condutor de um mau é a resistência. Às vezes, torna-se necessário usar maus condutores ou isolantes para a proteção de circuitos e usuários. Os isolantes mais utilizados são a borracha, o vidro, a porcelana, etc.

28 – SENAI-RJ

Circuitos elétricos

2

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Circuitos elétricos Podemos considerar o circuito elétrico como o caminho para a agem de eletricidade. Para obtermos um circuito elétrico completo, devemos ter, no mínimo, uma fonte de energia (bateria), um consumidor (lâmpada) e condutores fechando o circuito.

fonte de energia –

+

circuito elétrico

consumidor

Fig. 1

Neste tipo de circuito simples, o fluxo de eletricidade (corrente) sai do pólo positivo da bateria, a pela lâmpada e retorna ao pólo negativo através de cabos. No caso dos circuitos de automóveis, a corrente sai do pólo positivo da bateria, a pelo consumidor e retorna para o pólo negativo da bateria através do chassi e da carroçaria, que servem como massa (terra) do circuito.

ligação à massa

símbolo de massa

metal da carroçaria, do motor, etc.

Fig. 2

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Neste caso em particular, só existe um consumidor (lâmpada), porém na maioria dos circuitos elétricos encontramos mais consumidores, que podem estar combinados de três maneiras: - circuito-série; - circuito paralelo; - circuito misto (série/paralelo).

Circuito-série Em um circuito-série, temos os componentes ligados de maneira a só existir um único caminho contínuo para a agem da corrente elétrica.

2A

–

+

2A

2A 2A

2A

Fig. 3

Corrente em um circuito-série É a mesma em todos os pontos do circuito, independente do valor de resistência dos componentes do circuito. Por isso, se interrompemos o circuito em qualquer parte, toda a circulação de corrente no circuito é interrompida. Um exemplo prático é a instalação de fusível de proteção no circuito. O fusível é sempre inserido em série no circuito a ser protegido, pois um aumento no valor da corrente superior à sua capacidade nominal faz com que ele interrompa toda a circulação da corrente, desligando o circuito.

circuito interrompido

Fig. 4

32 – SENAI-RJ

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Tensão em um circuito-série É a soma das quedas de tensão em cada componente do circuito e igual à tensão da fonte (bateria).

12V

5V

4V 4V+5V+3V=12V

3V

Fig. 5

Se fizermos uma ligação em série de duas lâmpadas de 12 volts em uma bateria de 12 volts, as lâmpadas acenderão fracamente. Sendo as lâmpadas idênticas, cada uma receberá 6 volts, não atingindo, então, a intensidade luminosa nominal.

Resistência equivalente em um circuito-série Para calcular o valor da corrente total consumida em um circuito, é necessário conhecer o valor da resistência total ou equivalente do circuito. No caso do circuito-série, a resistência equivalente do circuito é a soma das resistências de cada componente.

–

+ 3Ω

4Ω 2Ω

4Ω

Fig. 6

Req* = 3⍀ +4⍀ +2⍀ +4⍀ Req = 13⍀ *Req = Resistência equivalente.

SENAI-RJ – 33

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Para efeito de cálculo, podemos representar o circuito como:

– –

+ + 13Ω

Fig. 7

Circuito paralelo O que caracteriza um circuito paralelo é a ligação de seus componentes de tal forma que exista mais de um caminho para a agem de corrente. +It

- It

I1

I2

I3

It

It=I1+I2+I3+I4

I4

Fig. 8

Corrente em um circuito paralelo A corrente total fornecida pela fonte (bateria) é igual à soma das correntes em cada ramo do circuito. Podemos explicar como: mais vias de agem possibilitam mais agem da corrente.

–

+

It = ? I t=2A+5A+2A

2A

5A

It=9A

2A

Fig. 9

Tensão em um circuito paralelo A diferença de potencial em cada componente do circuito paralelo é a mesma da fonte (bateria), o que quer dizer que, se ligarmos duas lâmpadas de 12 volts em paralelo, a tensão aplicada em cada

34 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Circuitos Elétricos

lâmpada será idêntica à da bateria: 12 volts. Normalmente, as lâmpadas são ligadas em paralelo, a fim de que cada uma produza sua luminosidade nominal, e, mesmo que uma delas queime, as outras continuam acesas. 12V –

+

12V

12V

12V

Fig. 10

Resistência equivalente em um circuito paralelo Para calcular a resistência equivalente que pode causar o mesmo efeito de um conjunto de resistências ligadas em paralelo, devemos proceder da seguinte forma:

6Ω

6Ω

15Ω

equivalente de duas

Fig. 11

6Ω

Req1 = 6Ω

6Ω

Fig. 12

SENAI-RJ – 35

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Circuitos Elétricos –

+ 6Ω

Req2=3Ω

Fig. 13

Então, o circuito resumido para cálculo torna-se:

Req = 2Ω

Fig. 14

Isto quer dizer que o efeito provocado por uma lâmpada de 2 ohms, em termos de consumo de corrente, é o mesmo que o circuito de quatro lâmpadas (6Ω//6Ω//10Ω//15Ω) em paralelo. O cálculo direto da resistência equivalente em um circuito paralelo é: Ω

No circuito paralelo, o valor da resistência equivalente é: –

+ R1

R2

R3

Fig. 15

36 – SENAI-RJ

R4

RN

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Circuitos Elétricos

Circuito misto Chama-se circuito misto o circuito formado pela combinação de componentes em série e paralelo. O comportamento da corrente e tensão em circuito misto obedece às regras do circuito-série e do circuito paralelo, quando analisado por partes. Por exemplo:

I1

–

Vt

It

It

+

It

I2

V1

V3 I4

I3

I5

V4

V2

Fig. 16

Para efetuar os cálculos de corrente e tensão em cada ponto do circuito, entramos no item a seguir.

SENAI-RJ – 37

Lei de Ohm

3

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm

Lei de Ohm A lei fundamental da eletricidade dinâmica é a lei de Ohm, a qual relaciona tensão (V), corrente (I) e resistência (R) de maneira bastante simples. Várias de suas aplicações são por nós executadas diariamente, até mesmo sem conhecê-la. Observemos o seguinte circuito: tensão V

resistência R corrente I

Fig. 1

Se mantivermos constante o valor da resistência e aumentarmos o valor da tensão, observaremos um aumento do valor da corrente e vice-versa. No entanto, vimos que a corrente é também determinada pela resistência, sendo uma oposição ao fluxo de corrente. Imaginando que a tensão permanece constante, verificamos que um aumento no valor da resistência causa diminuição no valor da corrente. Então, resumindo, podemos observar:

Lei de Ohm: corrente elétrica diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência. ou

ou I

Se conhecemos os valores, no mínimo, de duas grandezas, chegamos ao resultado da terceira.

SENAI-RJ – 41

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm

Para exemplificar, qual é a corrente consumida pela lâmpada no circuito a seguir?

4Ω

I=?

12V

Fig. 2

Qual é o valor da resistência equivalente do circuito a seguir?

12V I = 2A

R=?

12V

Fig. 3

Qual é o valor da tensão da bateria no circuito a seguir?

4Ω

6A

?

Fig. 4

Qual é o valor da corrente que circula no circuito a seguir? E a queda de tensão em cada lâmpada?

42 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm V1 = ?

2Ω

L1 12V

I= ?

4Ω

V2 = ?

L2

Fig. 5

Encontre o valor da resistência equivalente (Req). Como se trata de um circuito-série, a resistência equivalente é igual à soma das resistências. Req = 2Ω + 4Ω 佥 Req = 6Ω O circuito resumido para cálculos é:

6Ω

I = 2A 12V

Fig. 6

A queda de tensão na lâmpada LI é: V= R1 ⫻ I V1 = 2Ω ⫻ 2A V1 = 4V A queda de tensão na lâmpada L2 é: V2 = VT -V1 = 12V - 4V = 8V ou V 2 = R2 ⫻ I V2 = 4Ω ⫻ 2A V2 = 8V SENAI-RJ – 43

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm

No circuito a seguir, calcule a corrente que circula em cada lâmpada.

10Ω –

+

It A resistência equivalente é: I1 = ?

It 12V

15Ω

I2 = ?

3Ω

I3 = ? Como V1 = V2 = V3 = Vt = 12V I

I

I

I

I

I

,

I

I

I

,

,

It=I1+I2+I3=1,2A+0,8A+4,0A=It=6,0A

Fig. 7

44 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm

Se inserirmos no circuito anterior uma resistência em série no valor de 2Ω, qual deve ser o comportamento da corrente em cada componente do circuito? V2=?

Vt=12V

V1=? 2Ω

10Ω I1=?

It 12V

15Ω I2=?

Fig. 8

3Ω I3=?

Como já calculamos, a resistência equivalente das três lâmpadas é Req = 2Ω. Então, a resistência equivalente do circuito vale: Req = 2Ω + 2Ω = 4Ω. O circuito pode ser representado por:

V1 = ? 2Ω 2Ω It = 3A 12V

I

V2 = ?

I

I

I

I

I I

Fig. 9

SENAI-RJ – 45

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm

O conhecimento sobre o comportamento da corrente e tensão em partes do circuito auxilia bastante num diagnóstico preciso. Quando se torna difícil o o a pontos para medição com instrumentos, a maneira mais fácil de obtê-lo é utilizar os cálculos matemáticos.

Potência elétrica Outra grandeza elétrica que podemos extrair da lei de Ohm é a potência elétrica. O conceito de potência elétrica é definido como a quantidade de trabalho elétrico realizado num segundo. É a maneira pela qual medimos o consumo de energia elétrica em um intervalo de tempo. Sua unidade de medida é o watt, cujo símbolo é W, definido como o produto da tensão (V) pela corrente (I).

P=V×I

Um exemplo da utilização da potência elétrica para cálculos é a determinação da resistência de um componente especificado em watt. Por exemplo: Qual a resistência (W) de uma lâmpada de 6W com potência de 12V? P=V×I 6W = 12V × I = 0,5A Agora que já conhecemos a corrente (0,5A) e a tensão (12V), podemos determinar o valor da resistência (Ω): V = R× I 12V = R × 0,5A R= R = 24Ω Então, uma lâmpada de 6W/12V tem resistência de 24Ω.

46 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Lei de Ohm

Resumo da lei de Ohm As relações entre potência, tensão, corrente e resistência são descritas no diagrama a seguir. Guardando em mente apenas as duas principais, V = R × I e P = V × I, chegamos facilmente a qualquer das suas derivações, indicadas adiante.

Fig. 1

SENAI-RJ – 47

Magnetismo e eletromagnetismo

4

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Magnetismo e Eletromagnetismo

Magnetismo Chamamos de magnetismo a propriedade que certas substâncias possuem de atrair corpos de ferro, níquel ou cobalto. A estas substâncias denominamos ímãs. Os ímãs podem ser encontrados de forma permanente, retendo a propriedade magnética por tempo indeterminado, bem como na forma temporária, com duração limitada. Possuem os ímãs sempre dois pólos magnéticos, onde estão concentradas as forças de atuação.

pólo sul

pólo norte

S

N

Fig. 1

Por convenção, as linhas de força partem do pólo norte, por fora do ímã, e penetram no pólo sul, mantendo um campo de atração chamado campo magnético. Então, campo magnético é a região do espaço onde se manifesta a força magnética.

campo magnético

campo magnético

Fig. 2

Como as linhas de força partem sempre do pólo norte para o pólo sul, os pólos do mesmo nome se repelem e os de nomes diferentes se atraem.

Fig. 3

SENAI-RJ – 51

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Magnetismo e Eletromagnetismo

Eletromagnetismo É possível criar um campo magnético através da circulação de corrente elétrica, bem como gerar energia elétrica através de um campo magnético.

Quando uma corrente elétrica percorre um condutor, gera em torno dele um campo magnético.

corrente elétrica

campo magnético

Fig. 1

Assim, se o condutor for enrolado na forma de uma bobina e receber uma pequena corrente elétrica, obter-se-á um forte campo magnético devido à interação (soma) das linhas de força.

Fig. 2

Para conseguir maior intensidade do campo magnético, deve-se: a) aumentar o número de voltas do condutor (espirais); b) aumentar a corrente elétrica que circula; c) introduzir, no interior da bobina, um núcleo de ferro que diminua a dispersão do campo magnético.

52 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Magnetismo e Eletromagnetismo +

Fig. 3

Assim, sempre que circular uma corrente elétrica por uma bobina, será gerado um campo magnético, artifício utilizado na construção de relés, interruptores magnéticos, etc. A outra propriedade é a seguinte:

Quando um campo magnético corta ou é cortado por um condutor, é induzida uma corrente elétrica neste condutor.

Fig. 4

A intensidade da corrente induzida é diretamente proporcional: a) ao comprimento do condutor (número de espirais da bobina); b) à intensidade do campo magnético; c) à velocidade do movimento condutor ou do campo magnético. Este é o princípio básico de geração de energia elétrica através do movimento (queda d’água, geradores a óleo combustível, alternadores, etc.). Tal propriedade é utilizada também na construção de motores elétricos. SENAI-RJ – 53

Multímetro

5

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Multímetro

Multímetro Agora que conhecemos os conceitos básicos de corrente (A), tensão (V) e resistência (W), vejamos como operar o multímetro, de forma a obter as medidas desejadas. O multímetro é uma ferramenta indispensável ao eletricista, que o permite diagnosticar defeitos de maneira direta. Ele reúne, basicamente, um voltímetro, um amperímetro e um ohmímetro.

Medida de resistência

Ω) Ohmímetro (Ω

Medida de tensão

Voltímetro (V)

Medida de corrente

Amperímetro (A)

Multímetro

Até algum tempo atrás, os mostradores dos multímetros eram somente analógicos (ponteiro); com a evolução eletrônica, foram incorporados mostradores digitais (displays). As vantagens dos aparelhos digitais sobre os analógicos são a precisão, a facilidade de leitura e a proteção de seu circuito interno. Ao efetuarmos uma leitura em um aparelho analógico (ponteiro), devemos nos posicionar de maneira que coincida o ponteiro com sua imagem refletida no espelho do mostrador, evitando, assim, um erro de leitura (erro de paralaxe).

erro

leitura correta

Fig. 1

SENAI-RJ – 57

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Multímetro

Caso o ponteiro do instrumento esteja deslocado do zero (0), existe um parafuso que possibilita a aferição.

Fig. 2

Antes de iniciarmos qualquer medição, devemos conhecer O QUE vamos medir e qual a GRANDEZA da medida.

Ω) Para medir resistência (Ω Quando desejamos conhecer o valor da resistência ôhmica de um componente qualquer (por exemplo, bobina, rotor, fusível, etc.), devemos: • introduzir os terminais de prova preto na posição (-) e vermelho na posição (Ω), bem como posicionar o seletor na função (Ω);

vermelho

preto

preto

vermelho

Fig. 3

• selecionar a escala conveniente de acordo com a grandeza a ser medida. Por exemplo: se a resistência ôhmica do primário da bobina de ignição é inferior a 5Ω, devemos selecionar uma escala mais próxima ao valor da medida (10Ω).

58 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Multímetro

No caso de o secundário da bobina ser inferior a 10.000 (10KΩ), então a escala mais conveniente é 10KΩ (10.000Ω). Após selecionarmos a escala, no caso do multímetro analógico, é necessário ajustar o ponteiro antes de ler a medida. O ajuste é feito por meio de um botão de ajuste de zero com os terminais de prova curto-circuitados.

botão de ajuste do zero

Fig. 4

Agora, podemos efetuar a leitura, observando que a medida deve ser tomada com o circuito desligado (aberto).

10kΩ Ω 1.000 Ω (–)

COM

Ω

VΩ

Fig. 5

1K Ω

> 1.000 Ω

10K Ω

> 10.000 Ω

100K Ω

> 100.000 Ω

1.000K Ω

> 1.000.000 Ω

O multímetro, na condição de ohmímetro, é também utilizado para testar a continuidade de chicotes, fusíveis, enrolamento e possíveis curtos. SENAI-RJ – 59

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Multímetro

Para medir tensão Como já dito, antes de iniciarmos qualquer medição, devemos conhecer O QUE vamos medir e QUANTO, aproximadamente, valerá esta medida. No caso da utilização do multímetro na condição de voltímetro (para a medição de tensão), devemos saber se se trata de tensão alternada (AC) ou tensão contínua (DC). Em alguns multímetros, existe somente uma posição para se conectar o terminal de prova vermelho (independente de se tratar de alternada ou contínua). O terminal de prova preto deve ser inserido na indicação (-). O próximo o é posicionar o seletor na posição correta. Por exemplo: A) Para medir a tensão da rede pública. V = 220V (alternada)

(–)

Fig. 6

B) Para medir a tensão de uma bateria V= 13,8V (contínua)

Fig. 7

60 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Multímetro

Como se pode observar, as medidas são efetuadas em paralelo com o componente em relação ao qual se deseja conhecer sua DDP (diferença de potencial) ou tensão. Uma outra utilização do voltímetro é a verificação da qualidade do circuito de massa, observando que a queda de tensão entre o pólo negativo da bateria e os diversos pontos de massa deve ser a mais baixa possível (0,5V).

Fig. 8

Em circuitos de corrente contínua (DC)*, devemos nos preocupar com a polaridade: pólo negativo (massa), preto (-); pólo positivo, vermelho (+). Não se deve utilizar o voltímetro no circuito de alta tensão da ignição. 1mV

>

0,001V

10mV

>

0,010V

100mV

>

0,100V

1kV

>

1.000V

Para medir corrente (A) Quando desejamos conhecer o consumo de corrente no circuito, inserimos em série o multímetro na condição de amperímetro. As mesmas precauções, adotadas nas medidas anteriores, devem ser tomadas na medição de corrente. Devemos saber se a corrente que circula é contínua (DC) ou alternada (AC)**. Precisamos, então, selecionar os terminais de prova (preto e vermelho) e o seletor de escala nas posições devidas, de forma que o valor a ser medido não ultrae o maior valor da escala selecionada. Os multímetros analógicos geralmente só oferecem condições de medir corrente DC (contínua) e possuem um borne extra para medir correntes maiores (6A, 10A, etc.). A ligação do *DC (do inglês: direct current) = corrente contínua. **AC (do inglês: alternate current) = corrente alternada.

SENAI-RJ – 61

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Multímetro

amperímetro deve ser feita em série no circuito. Por exemplo: para medirmos o consumo de corrente de uma lâmpada de 60 watts em 12 volts (DC).

+

(–)

–

+

Fig. 9

Uma utilização eficaz do amperímetro é o diagnóstico da fuga de corrente (dispersão), que ocorre quando, estando todo o circuito desligado (chave de ignição fora do contato), a bateria descarrega-se rapidamente. A causa desta anormalidade é algum contato anormal que faz circular uma corrente. Para verificar a intensidade da dispersão (fuga), devemos inserir o multímetro na condição de amperímetro, em série com o circuito, com o terminal positivo (vermelho) no pólo positivo da bateria e o terminal negativo (preto) no cabo destacado do pólo positivo da bateria. Devemos selecionar o amperímetro para corrente máxima (DC) e adaptar a escala, depois de conhecer, aproximadamente, o valor da corrente de dispersão.

Fig. 10

62 – SENAI-RJ

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Se percebermos um grau de dispersão anormal, devemos localizar o consumidor, retirando os fusíveis um a um, até que o consumo caia a níveis aceitáveis.

Observação 1µA 10µA 100µA 1mA 10mA 100mA

> > > > > >

0,000001A 0,000010A 0,000100A 0,001A 0,010A 0,100A

SENAI-RJ – 63

Bateria (acumulador de energia)

6

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Bateria (Acumulador de Energia)

Bateria (acumulador de energia) A bateria é um dispositivo de armazenamento de energia química que tem a capacidade de se transformar em energia elétrica, quando solicitada. Logo, diferentemente do que em geral se acredita, as baterias não são depósitos de energia elétrica, mas sim de energia química, até que um circuito seja conectado em seus pólos, dando origem a uma reação química que ocorre em seu interior, convertendo essa energia química em elétrica, que é, então, fornecida ao circuito.

Principais funções 1. Fornecer energia para fazer funcionar o motor de partida. 2. Prover de corrente elétrica o sistema de ignição durante a partida. 3. Suprir de energia as lâmpadas das lanternas de estacionamento e outros equipamentos que poderão ser usados, enquanto o motor estiver inoperante. 4. Agir como estabilizador de tensão para o sistema de carga e outros circuitos elétricos. 5. Providenciar corrente, quando a demanda de energia do automóvel exceder a capacidade do sistema de carga.

Principais partes 1. Caixa à prova de ácido (feito de borracha rígida ou plástico). 2. Placas positivas. 3. Placas negativas. 4. Separadores. 5. Solução ou eletrólito (mistura composta de ácido sulfúrico e água).

SENAI-RJ – 67

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Fig. 1

Princípio de funcionamento O princípio de funcionamento da bateria consiste em placas positivas e placas negativas, compostas de metais quimicamente ativos, moldados sobre uma chapa de liga de chumbo e antimônio.

Construção As placas positivas e negativas são chapas semelhantes a uma peneira grossa coberta de material ativo. O material ativo, usado nas placas positivas, é o peróxido de chumbo (PbO2), que lhe dá uma coloração marrom-escura; nas placas negativas, é o chumbo esponjoso (Pb), de cor cinza.

material ativo

placa

Fig. 2

Essas placas são agrupadas e ligadas em paralelo, formando uma parte do elemento (conjunto positivo e conjunto negativo). conector das placas

jogo de placas

Fig. 3

68 – SENAI-RJ

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Para a montagem do elemento, entrelaçam-se as placas positivas e negativas, introduzindo entre elas separadores isolantes, o que impede que ocorra curto entre as placas. Esses jogos de placas montadas são chamados elementos da bateria, apoiando-se sobre pontes, sem tocar no fundo da caixa. – + elemento da bateria

separadores isolantes

Fig. 4

Deve-se deixar um espaço para a sedimentação dos resíduos que se fragmentam das placas, o que evita um curto-circuito entre elas. Esses conjuntos são ligados entre si, em série, por uma tira metálica, projetando-se os últimos pólos dos conjuntos externos para fora da caixa, indo constituir os pólos positivo e negativo da bateria. Distingue-se o pólo negativo do positivo: • pelo tamanho: o pólo positivo é maior que o negativo; • pelas marcas + (positivo) e - (negativo), estampadas na tampa superior ou nos próprios pólos; • pela coloração dos pólos: escura (+), clara (-). Tal conjunto de placas (elementos) é imerso em solução de ácido sulfúrico e água (eletrólito), que provoca a reação entre os metais ativos das placas. Quando a bateria está totalmente carregada, a solução fica aproximadamente com 36% de ácido e 64% de água (por peso), sendo dito que sua densidade é de 1,260 à temperatura de 26,5ºC.

Densidade é o peso de um dado volume dividido pelo peso de um volume igual de água pura. O peso específico da água pura é 1,000, o que quer dizer que o eletrólito da bateria é 1,260 vez mais pesado do que a água.

A medida da densidade da solução de uma bateria é um teste básico do seu estado e carga, pois a densidade do eletrólito diminui, quando a bateria está descarregada.

SENAI-RJ – 69

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Funcionamento Entre o peróxido de chumbo das placas positivas, o chumbo das placas negativas e o eletrólito, ocorre uma reação química que provoca um desequilíbrio de cargas entre as placas, tornando-se carregadas, uma positivamente e outra negativamente, e assim permanecendo, até que possa ocorrer o equilíbrio através de um circuito externo. +

Pb

eletrólito H2SO4

negativo

PbO2

–

positivo

Fig. 5

Quando um circuito externo é conectado, entre os pólos da bateria inicia-se um fluxo de corrente que desloca os elétrons das placas negativas até as positivas, até que ocorra o equilíbrio elétrico. Enquanto isso está se processando, verifica-se uma reação química de descarga: PbO2 + 2H2SO4 + Pb- <

> PbSO4 + 2H2O + PbSO4

Os sulfatos (SO4) vão para as placas, e os óxidos, para o ácido.

Fig. 6

Diz-se, então, que a bateria está descarregando. Enquanto isso ocorre, uma parte do eletrólito rompe as ligações, desprende-se e deposita-se sobre as placas, formando uma cobertura de sulfato de chumbo, tanto maior quanto maior a corrente que flui através da bateria. A esse fenômeno dá-se o nome de sulfatação da bateria.

70 – SENAI-RJ

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ação química bateria descarregada

mínimo de ácido sulfúrico

mínimo de placas de chumbo máximo de sulfato de chumbo

máximo de água

mínimo de peróxido de chumbo máximo de sulfato de chumbo

Fig. 7

Sulfatação é a formação de cristais rígidos de sulfato de chumbo sobre as placas, quando as baterias são descarregadas.

Eventualmente, essa situação pode inibir as reações químicas, quando, então, a bateria é dita descarregada. A característica mais importante da bateria é, sem dúvida, a capacidade de reversão das reações químicas. Desde que haja um gerador de corrente elétrica, um dínamo ou alterador ligados em paralelo com a bateria que provoquem o fluxo de corrente no sentido contrário, acontecerá a reação química reversa, que irá provocar uma diferença de potencial entre as placas, quando estiverem devidamente carregadas.

eletrólito

aumentando a placa (esponja) de chumbo diminuindo o sulfato de chumbo

aumentando o ácido sulfúrico diminuindo a água

aumentando o peróxido de chumbo diminuindo o sulfato de chumbo

Fig. 8

Cada elemento acumula aproximadamente 2,1 volts. Se conectarmos em série seis elementos, teremos uma bateria de 12,6 volts, quando estiver totalmente carregada, e, nesse caso, a densidade do eletrólito será 1,260. SENAI-RJ – 71

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Perda de carga As baterias armazenadas sofrem perda constante de carga, mesmo que não sejam solicitadas para uso. Essa autodescarga, como é chamada, varia em função da temperatura. Por exemplo, uma bateria à temperatura de 35ºC pode perder totalmente sua carga em pouco mais de um mês, e uma armazenada à temperatura de 10ºC pouco perde em um ano. 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, que provocam sua descarga. O ácido que se desprende da bateria pode, além de causar sua descarga, atacar as chapas do automóvel. Por isso, é bastante importante manter os pólos e a bateria limpos e secos.

Nível do eletrólito Uma pequena diminuição no nível do eletrólito da bateria temporariamente pode ser considerada normal, se a evaporação e a ação química no processo de carga libertam átomos da água. Por exemplo, no processo de carga, ocorre a eletrólise da água, a qual libera átomos de hidrogênio e de oxigênio que escapam pelos furos dos respiros das tampas. O nível do eletrólito da bateria deve ser verificado periodicamente (a cada 15 dias) e, se necessário, corrigido. Para isso, deve-se adicionar SOMENTE água pura, até completar 1,5cm acima das placas (não confundir com a altura dos separadores). Muitas baterias trazem na tampa uma marca do nível correto do eletrólito.

nível de referência

nível do eletrólito acima das placas

Fig. 9

Classificação As baterias são classificadas segundo vários critérios de desempenho: 1. ampére ⫻ hora (A.h): o critério mais usado, baseado na corrente que a bateria pode fornecer constantemente, durante 20 horas de descarga, à temperatura de 26,5ºC, sem que sua tensão “caia” abaixo de 10,5 volts. Por exemplo: uma bateria que consegue fornecer 3A continuamente, durante 20 horas, é classificada como bateria 60 A.h (3A ⫻ 20 horas = 60A.h); 2. watt: baseia-se na potência máxima que pode ser consumida a 18ºC pelo motor de partida; 3. desempenho a frio: com base na corrente máxima que a bateria pode fornecer durante 30 segundos de partida, mantendo tensão maior que 7,2 volts;

72 – SENAI-RJ

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4. reserva de capacidade: baseada no tempo máximo em que uma bateria pode manter um fornecimento de 25A a 26,5ºC, sem ultraar, abaixo de 10,2 volts (é dado em minutos).

Testes Os testes mais comuns, realizados em baterias, são: – os de densidade, executados com o auxílio de um densímetro; – os de descarga, executados com o auxílio de um voltímetro e amperímetro com reostato (carga). O teste de densidade deve ser efetuado à temperatura de 26,5ºC, observando os seguintes cuidados: 1. não adicionar água à bateria quando em teste. Se o nível do eletrólito necessitar de correção, a bateria deverá permanecer na carga por mais dez minutos, após adicionar água; em seguida, proceder ao teste; 2. não permitir que a bóia do indicador toque no topo ou nas paredes do densímetro, o que pode causar falsa leitura de densidade.

Especificações para testes Densidade a 26,5ºC

Estado de carga

1.260-1.280

100%

1.230-1.250

75%

1.200-1.220

50%

1.170-1.190

25%

1.140-1.160

Baixa capacidade

1.110-1.130

Descarregada

As leituras das densidades de cada vaso não devem variar de 50 entre elas. Se isso acontecer, a bateria deverá ser substituída.

Testes de capacidade Consiste em determinar a corrente que a bateria consegue fornecer a um sistema, mantendo uma tensão eficiente que permita manter em operação os demais sistemas elétricos.

SENAI-RJ – 73

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Para esse teste, devemos tomar as seguintes precauções: • atentar para que os contatos entre os pólos da bateria e a garra dos cabos do aparelho estejam bem conectados e não produzam faísca; • antes de ligar os cabos, certificar-se de que o botão do reostato está na posição “desligada” (off); • não aplicar carga de valor superior a três vezes sua capacidade nominal em A.h; • não exceder a 15 segundos os testes; • observar a temperatura, pois, se esta estiver muito baixa, a bateria apresentará uma capacidade de descarga muito baixa. Especificações para testes:

Corrente = três vezes a capacidade da bateria em A.h; Tensão Ω = 9,6 volts; tempo = 15 segundos.

• após efetuados os testes, a bateria deve receber, no mínimo, três minutos de carga de um aparelho externo; • se a bateria estiver no veículo, dever-se-á desligar os cabos, antes de conectar o carregador, a fim de evitar danos ao sistema de carga; • antes de conectar os cabos do carregador, observar cuidadosamente as polaridades; • não deixar a carga ultraar 40 ampères durante três minutos; • se a temperatura do eletrólito ultraar 50ºC, desligar imediatamente o carregador; • a tensão sobre a bateria não deve ultraar 15,5 volts; uma tensão superior indica defeito interno na bateria; • sempre que houver tempo, é aconselhável usar somente carga lenta, aplicada entre 5 a 15 ampères durante até 24 horas (10% da sua capacidade nominal).

Cuidados com a bateria durante a carga • Retirar todas as tampas dos vasos (elementos). • Limpar os pólos da bateria para evitar mau contato. • Corrigir constantemente o nível do eletrólito, se necessário. • Verificar, periodicamente (a cada hora), a densidade do eletrólito, para evitar sobrecarga na bateria.

74 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Bateria (Acumulador de Energia)

• Quando for conectar ou desconectar as garras nos pólos da bateria, manter o carregador desligado, para evitar faiscamento. • Não fechar curto-circuito na bateria, para evitar faiscamento. Essas faíscas podem causar uma forte explosão na bateria, provocada pelos gases que o eletrólito libera durante o processo de carga. • Observar as temperaturas, que não devem ser inferiores a 10ºC nem superiores a 50ºC. • Se a bateria receber carga externa no próprio veículo, desconectar os cabos, para evitar danos ao sistema de carga e outros órios. • Nunca adicionar solução na bateria que está em uso normal. Se for necessário, corrigir o nível do eletrólito. Usar somente água pura ou destilada. • Não deixar que uma bateria se descarregue completamente. • Não armazenar bateria sobre chão ou solo de cimento por tempo prolongado. • Conservar os pólos da bateria limpos e secos, para evitar a autodescarga e a formação de zinabre sobre os terminais e quadro-e. • Quando colocar as tampas nos elementos (vasos), observar se não foi esquecido plástico sobre os respiros. Veja na Figura 10 a representação de baterias nos esquemas elétricos:

12V

Fig. 10

SENAI-RJ – 75

Sistema elétrico do veículo Nesta Seção... Sistema de partida

7

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo

Sistema elétrico do veículo O sistema elétrico do veículo pode ser dividido em cinco partes distintas: 1. sistema de partida; 2. sistema de carga; 3. sistema de ignição; 4. sistema de iluminação e sinalização; 5. ório (sistemas indicadores; sistemas especiais). Nesta seção trataremos apenas do sistema de carga. Os demais sistemas que constituem a parte elétrica do veículo serão abordados nas seções seguintes. Não será vista ainda, neste material, a parte referente ao dínamo, quando tratarmos sobre sistema de carga, visto que os veículos modernos são equipados com alternadores. A parte referente à diagnose do sistema de ignição também não é enfocada, pois este manual se dirige aos técnicos eletricistas.

Sistema de partida Finalidade Vencer a inércia e compressão do motor de combustão, fazendo-o atingir uma rotação para entrar em funcionamento autônomo.

Partes principais As partes principais do sistema de partida são: 1. fonte de energia elétrica (bateria); 2. motor de partida (motor elétrico de corrente contínua); 3. chave de ignição e partida ou botão de partida; 4. chave de comando eletromagnético (automático).

SENAI-RJ – 79

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O motor de partida é um motor de corrente contínua, capaz de desenvolver grande potência em relação ao seu tamanho, por curto espaço de tempo.

4 3 1

2 sistema de ignição

Fig. 1

As partes principais de um motor de partida são: • carcaça, com sapatas polares; • bobinas de campo; • induzido com coletor; • pinhão com roda livre e fuso de avanço; • escovas e molas.

Funcionamento O motor elétrico transforma energia elétrica em energia mecânica por meio de efeitos eletromagnéticos.

Princípios teóricos Sempre que um condutor elétrico exposto a um campo magnético for percorrido por uma corrente elétrica, atuará sobre ele uma força magnética com sentido determinado, proporcional à intensidade do campo magnético, bem como à corrente que está fluindo através da espira.

80 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo I

B = campo magnético I = corrente elétrica F = força magnética F

Fig. 2

B

O valor máximo da força magnética será atingido quando as linhas de ação da corrente elétrica e do campo magnético estiverem em posição perpendicular, sendo nulo, quando estiverem em paralelo. No motor, o campo magnético é produzido nas bobinas de campo e flui através da carcaça, das sapatas polares que as prendem e do induzido. O campo magnético produzido numa bobina é proporcional ao número de espiras e à corrente elétrica que flui sobre ela.

entreferro

induzido

enrolamento

sapata polar

Fig. 3 – Eletromotor de quatro pólos e doze pares de espiras

A Figura 3 mostra as linhas de campo magnético produzidas pelas bobinas de campo, fluindo através das sapatas polares, induzido e carcaça, “saltando” pelo ar nos entreferros. As linhas de campo magnético formam um circuito fechado e se conduzem muito bem através do ferro. No induzido sobre as espiras, enroladas de forma que possam ser representadas por uma espira rotativa, atua a força magnética, transmitida através de eixo do induzido, haja vista que as espiras se encontram entre as ranhuras dele.

SENAI-RJ – 81

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo comutador ímã

espira

escovas

Fig. 4 – Representação esquemática do motor elétrico de uma espira

O campo magnético, representado por um ímã permanente, “corta” a espira, percorrida por corrente elétrica, provocando um movimento de rotação nela. O sentido de rotação depende, como já vimos, do sentido do campo magnético e da corrente elétrica. O campo magnético é fixo, mas a corrente elétrica deve ser invertida a cada meia volta da espira. Para isso, foi introduzido um comutador (composto pelo coletor e escovas), que energiza somente as espiras que estão ando pelo ponto de maior aproveitamento (máximo fluxo do campo magnético). Também para maior aproveitamento, ou menor perda, o induzido é constituído por pacotes de lâminas que minimizam a formação de correntes parasitas. pacote de lâminas

eixo

coletor enrolamento

lâmina

pacote de lâminas

induzido

Fig. 5

As correntes parasitas são conhecidas como correntes de Foucault, sendo formadas no ferro, que produz um campo magnético oposto ao campo principal, provocando aquecimento do conjunto.

O motor de partida é constituído de espiras de fios relativamente grossos e com ligação em série entre as bobinas de campo e o induzido. Assim, permite maior agem da corrente elétrica e, ao mesmo tempo, uma corrente uniforme em qualquer ponto do circuito, o que contribui, também, para um bom aproveitamento da energia elétrica. 82 – SENAI-RJ

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bobinas de campo

Fig. 6

O circuito completo do motor de partida (circuito elétrico principal) é o seguinte: bateria → chave magnética → bobinas de campo → induzido → bateria (ando, em geral, pelo coletor e escovas).

Fig. 7

A chave de ignição e partida, ou botão de partida, fecha o circuito de excitação da chave magnética. A chave de ignição liga, ainda, o circuito de ignição à bateria. A chave magnética (automático da partida) tem como finalidade comutar altas correntes por meio de correntes relativamente baixas e, com o desenvolvimento da tecnologia, também auxilia no engrenamento do pinhão. contatos mola dos contatos

bornes pontes de contato

núcleo fixo

bobina

eixo dividido

núcleo móvel

mola de retrocesso

Fig. 8

SENAI-RJ – 83

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A chave magnética é constituída por: • um núcleo fixo, onde está o solenóide; • um núcleo móvel (pistão), ponte de contatos, contatos, eixos e molas. O solenóide é formado por duas bobinas, uma de chamada ou atração e outra de retenção. Durante a atração, desenvolve-se uma força magnética mais elevada, responsável por parte do engrenamento do pinhão através da alavanca de comando (haste ou garfo) e pelo fornecimento do circuito principal da partida. Uma vez fechada a ponte de contatos, o enrolamento da bobina de retenção produz força suficiente para manter o conjunto em funcionamento até a abertura do circuito através da chave de partida. Os circuitos de comando são os seguintes: bobina de chamada chave magnética 50

30

50 30 M

bobina de retenção

Fig. 9

• durante a atração: bateria → chave de partida → bobina de chamada; bobina de retenção → massa; motor de partida; • depois de fechada a ponte de contatos: bateria → chave de partida → bobina de retenção → massa.

50

30 M

Fig. 10

84 – SENAI-RJ

motor de partida

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Observe as Figuras 9 e 10. A bobina de retenção está ligada entre o borne 50 e a massa, e a bobina de chamada, entre o borne 50 e os contatos da chave magnética, polarizando a massa através do motor de partida. O circuito de partida é desligado por ação da mola de retrocesso, quando se abre o circuito de excitação através da chave de partida. O curso do núcleo móvel é utilizado, também, para deslocar o pinhão no sentido axial do induzido, que promove o engrenamento do pinhão. bobina de chamada bobina de retenção

mola de retrocesso

bobina de campo

alavanca de comando arraste roda livre

induzido

pinhão

bateria cremalheira mola

anel de guia

fuso

coletor sapata polar

Fig. 11

O engrenamento do pinhão é efetuado em duas etapas: • primeira: por ação da alavanca de comando (garfo) e chave magnética; • segunda: por ação do fuso de avanço. Ao acionarmos a partida, a chave magnética desloca a alavanca de comando contra a ação de uma mola, sem que o circuito de partida esteja fechado. O induzido permanece imóvel. A alavanca empurra o pinhão contra a cremalheira, através do anel de acoplamento. O fuso de avanço provoca um efeito rotativo nas peças. Se o pinhão e a crena da cremalheira coincidirem, a primeira etapa do engrenamento será imediata.

SENAI-RJ – 85

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As bobinas de chamada e de retenção energizadas/pinhão engrenam imediatamente. Situação pouco anterior à circulação da corrente principal.

Fig. 12 – Arraste movimentado por alavanca

Caso contrário, isto é, se houver coincidência de dentes, a alavanca de comando comprime a mola de engrenamento do pinhão, até que a ponte de contatos da chave magnética se ligue. O pinhão é forçado a girar, e o engrenamento é feito por ação da mola. dente coincidindo com dente

Alavanca de comando na posição de avanço máximo/ mola de engrenamento comprimida/bobina de chamada desenergizada/corrente principal circula, induzido gira/ pinhão procura vão na cremalheira e engrena totalmente, impulsionando o volante.

Fig. 13

Uma vez ligados os contatos da chave magnética, o induzido adquire um movimento rotativo, e o fuso de avanço completa o engrenamento do pinhão, até que ele se apóie em seu batente, no eixo do induzido, completando-se com a segunda fase do engrenamento. motor de combustão sendo impulsionado pelo motor de partida

Alavanca de comando na posição de avanço máximo/ bobina de chamada desenergizada/corrente principal circula, pinhão totalmente engrenado/a cremalheira é impulsionada.

arraste avançado pela rotação do induzido (avanço por ação do fuso)

86 – SENAI-RJ

Fig. 14

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Estando o pinhão totalmente acoplado à cremalheira, o volante do motor de combustão é impelido através da roda livre e do arraste, que transmitem o torque do motor de partida à cremalheira. Quando o motor de combustão entra em funcionamento, atinge imediatamente rotações muito elevadas, o que poderia causar dano ao motor de partida, se não fosse imediatamente desfeito o acoplamento. Isto é função da roda livre, que tem por finalidade transmitir o torque somente no sentido do induzido para a cremalheira, e nunca no sentido contrário, protegendo, assim, o induzido contra rotações excessivas, enquanto o botão de partida estiver comprimido. Durante esse tempo todo, o pinhão e a cremalheira continuam acoplados.

sentido de acoplamento

curva de deslizamento dos roletes

mola

rolete

anel de acoplamento

haste do pinhão

pinhão

Fig. 15

A roda livre acopla o pinhão ao dispositivo de arraste. Somente após desligada a chave de partida é que ocorre o desengrenamento do pinhão por ação da mola de retrocesso, que o mantém retraído em trepidações. mola de retrocesso alavanca de comando

chave magnética

bobina de campo

roda livre

chave de partida

pinhão

bateria

cremalheira anel de guia

sapata polar

induzido

Fig. 16

SENAI-RJ – 87

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Precauções • Antes de ligar o motor de partida, levar a alavanca do câmbio para ponto morto. Nunca fazer o motor de partida funcionar com marcha engrenada. • Não deixar o motor de partida funcionando por mais de 10 segundos ininterruptamente. • Antes de acionar a partida novamente, esperar pelo menos meio minuto para permitir o resfriamento das peças e a recuperação da bateria. • Não ligar a partida, enquanto as peças ainda estiverem em movimento, para evitar dano à cremalheira e ao pinhão. • Se o motor de combustão não pegar após algumas tentativas, não insistir; procurar as causas e eliminar os inconvenientes.

Manutenção Antes de efetuar qualquer serviço no motor de partida, desligue o condutor-massa da bateria e não coloque ferramentas sobre ela, para evitar curto-circuitos. O coletor deve-se apresentar sempre limpo, liso e uniforme, com isolamento (mica) entre as lâminas e rebaixado, a fim de evitar mau contato entre as escovas e as lâminas. Se o coletor for trabalhado (torneado ou com as micas rebaixadas), torneá-lo finalmente com um e-fino. Nunca usar lima ou lixa.

Cuidados • Observar que não haja curto-circuito no induzido (entre as espiras ou à massa). • Observar que não haja curto-circuito nas bobinas de campo (entre as espiras ou à massa).

88 – SENAI-RJ

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Diagnóstico elétrico Antes de proceder a qualquer teste, verifique todas as ligações elétricas e as condições da bateria. O teste no veículo deve ser feito mediante o uso do aparelho A95859, voltímetro e amperímetro ligados de tal forma que o amperímetro fique em série e o voltímetro em paralelo com o motor de partida.

Fig. 17

O voltímetro deve indicar a tensão sobre o motor de partida, e o amperímetro, a corrente consumida por ele. Com o cabo da bobina desconectado, dê partida durante 10 segundos, efetue as leituras no aparelho e compare com os valores da tabela anterior. Se os valores não coincidirem, poderá estar ocorrendo o indicado no quadro a seguir.

Resultado da comparação

Causa do inconveniente

Tensão normal

- Mau contato nas escovas e no coletor.

Corrente baixa

- Bobina ou induzido com circuito interrompido. - Contatos com chave magnética deficiente.

Tensão baixa

- Bobinas de campo em curto (à massa ou entre espirais).

Corrente alta

- Induzido em curto (à massa ou entre espiras). - Escovas ou e das escovas em curto-circuito. - Eixo do induzido emperrado. - Buchas presas. - Motor de combustão preso.

Tensão baixa

- Terminais, pólos ou cabos da bateria com mau contato.

Corrente Baixa

- Bateria fraca ou danificada. SENAI-RJ – 89

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Se o problema não se revelar com diagnósticos elétricos, poderão estar ocorrendo inconvenientes mecânicos, como:

Inconvenientes

Causas

Chave magnética não liga.

- Chave de partida danificada. - Conexões entre a chave de partida e solenóide interrompidas. - Chave magnética danificada.

O induzido gira, mas o pinhão não engrena.

- Eixo do pinhão empastado. - Pinhão ou cremalheira com dentes danificados ou com rebarbas. - Chave magnética danificada.

O pinhão engrena, o induzido gira,

- Embreagem (roda livre) do pinhão patina.

mas o volante, não. Motor de partida continua girando

- Chave de partida não desliga.

após desligar a chave de partida. - Chave magnética danificada. Pinhão não desengrena após a partida.

- Mola de retrocesso fraca ou quebrada. - Pinhão empastado.

Motor de partida funciona normalmente,

- Roda livre do pinhão emperrada.

mas faz barulho, ao desengrenar.

Com a chave magnética na posição atraída, deve existir uma folga entre o pinhão e seu batente no eixo do induzido de 0,7 a 1,5mm aproximadamente.

90 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo

Observação O conjunto do pinhão e roda livre (Bendix) nunca deve ser lavado com solventes (gasolina, querosene, etc.). As buchas do motor de partida são grossas e devem ficar em banho de óleo (Sae 10W) lubrificante, no mínimo, durante uma hora e não necessitam de graxa. Os canais helicoidais e dentes do pinhão são lubrificados com graxa à base de lítio. O motor de partida deve ser montado limpo e livre de umidade, para evitar a formação de ferrugem. O coletor e as escovas devem ficar secos e limpos, isentos de óleo ou graxa, para não ocasionar mau contato depois de quentes. O produto recomendado pela Bosch para a limpeza das peças elétricas é o Clorothene.

SENAI-RJ – 91

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo 8

9

7

10

6

11 12

5

13 4 3 14 2 15

1 16 24

17 23

20 22

19 18

21

Fig. 18 – Motor de partida tipo EF com roda livre de ação externa

1. Pinhão

13. Mancal do lado do coletor

2. Arraste

14. Porta-escova

3. Mancal dianteiro

15. Coletor

4. Mola de engrenagem

16. Escova

5. Alavanca de comando

17. Carcaça

6. Mola de retrocesso

18. Sapata polar

7. Bobina de retenção

19. Induzido

8. Bobina de chamada

20. Bobina de campo

9. Chave magnética

21. Anel de guia

10. Contato

22. Batente

11. Borne de ligação

23. Roda livre

12. Ponte de contato

24. Eixo induzido com fuso

92 – SENAI-RJ

Sistema de carga

8

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

Sistema de carga Finalidade Recompor a carga da bateria gasta durante a partida e fornecer energia elétrica aos componentes elétricos durante o funcionamento do motor, mantendo uma carga constante, para garantir o bom funcionamento, bem como maior vida útil de todo o sistema elétrico.

Partes principais O sistema de carga é formado pelas seguintes partes principais: 1. bateria

- armazena energia elétrica em forma de energia química e estabiliza a carga do alternador;

2. alternador (ou dínamo)

- gerador de corrente elétrica;

3. regulador de tensão

- sistema eletrônico que controla a corrente de excitação de campo do alternador.

regulador de tensão

bateria

motor de partida

alternador

Fig. 1

Os alternadores (ou dínamos) são geradores que transformam a energia mecânica fornecida pelo motor em energia elétrica, utilizando, para isso, os efeitos eletromagnéticos.

SENAI-RJ – 95

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

Fundamentos teóricos A energia elétrica pode ser conseguida por: - atrito; - reação química; - campo magnético variável sobre um condutor. Sempre que um condutor elétrico for “cortado” ou “cortar” um campo magnético, aparecerá sobre esse condutor uma corrente elétrica. O campo magnético pode ser conseguido de duas maneiras: - através de ímãs permanentes, criados a partir de materiais, como o aço enrijecido, com a propriedade de reter o campo magnético, quando submetido a ele; - através de eletroímãs, isto é, ímãs criados por meio de corrente elétrica. Sempre que uma corrente elétrica flui através de um condutor, aparece ao seu redor um campo magnético. As linhas de campo magnético têm forma circular e podem ser visualizadas como um cilindro cheio, tendo a extensão do fio. A intensidade desse campo depende da quantidade de corrente elétrica que flui sobre o condutor. Quanto maior a corrente elétrica, maior a intensidade do campo magnético; contudo, esse campo é muito fraco, não podendo ser usado para tal propósito. Se embobinarmos esse condutor, as linhas de força do campo magnético de cada espira combinar-se-ão e juntar-se-ão, formando um campo mais denso e forte.

Lembrete Quanto maior a corrente numa bobina, maior o campo magnético. Quanto maior o número de espiras, maior o campo magnético.

A produção do campo magnético por meio de corrente elétrica é um fenômeno reversível, graças ao qual foi possível a criação do alternador ou dínamo. A construção do alternador é basicamente a que se segue. O campo magnético é produzido no rotor pela bobina de excitação, e as linhas de força magnética fluem através do ferro com pólos tipo garra, que envolvem e concatenam a bobina. Um dos conjuntos de garras de um dos lados da bobina é considerado pólo sul.

96 – SENAI-RJ

.

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga metade com pólos tipo garra

metade com pólos tipo garra

eixo do rotor

enrolamento de excitação

Fig. 2 – Peças de rotor com pólos tipo garra

As linhas de força fluem sobre o ferro e saltam pelo ar do pólo norte para o pólo sul, fechando um circuito magnético.

Fig. 3 – Campo de linhas de força de um rotor com 12 pólos

Sobre o rotor, está montado o estator com as bobinas enroladas e ligadas em estrela, onde é induzida a energia elétrica trifásica.

Fig. 4

SENAI-RJ – 97

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

Conexão em estrela do enrolamento do estator para corrente trifásica Corrente trifásica – corrente alternada de três fases distintas (U, V, W), arranjadas convenientemente, de tal forma que a soma das correntes instantâneas é sempre nula.

u

v

w

U

1 período

Fig. 5

Corrente alternada de três fases – corrente trifásica. Uma fase está defasada em relação à outra de 120º. Por ser o alternador um gerador de corrente alternada, foi necessário introduzir os diodos, que têm por finalidade converter essa corrente em corrente contínua.

À esquerda, diodo com esmalte vitrificado. À direita, diodo com revestimento de resina.

1cm

Fig. 6 – Diodos de silício e símbolo

A principal característica dos diodos é permitir a agem de corrente elétrica num único sentido, ou seja, no sentido que indica o seu símbolo. Os diodos são montados em chapas dissipadoras de calor que têm boa condutibilidade térmica, pois possuem um limite de temperatura muito baixo: 130ºC. Cada fase da corrente alternada, depois de ada pelos diodos, fica convertida em corrente contínua pulsante, fenômeno chamado de retificação da corrente.

98 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

antes do diodo, corrente alternada de uma fase

depois do diodo, corrente contínua pulsante

Fig. 7 – Retificação da corrente alternada de uma fase

A retificação de um período completo da corrente trifásica fornecida pelo alternador fica levemente ondulada, podendo ser considerada como corrente contínua, como mostra a Figura 8. diodo negativo

diodo positivo

enrolamento do estator

1 período Retificação de um período completo (transformação de corrente trifásica em corrente contínua)

Conexão em ponte para a retificação da corrente trifásica

Fig. 8

A corrente induzida no estator é proporcional ao campo magnético e à velocidade do rotor. O campo magnético do rotor é proporcional ao número de espiras e à corrente de excitação; portanto, através da corrente de excitação, podemos controlar o rendimento do alternador, o que é feito por meio do regulador de tensão.

SENAI-RJ – 99

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

Os alternadores substituíram os tradicionais dínamos com certas vantagens, como, por exemplo: - o alternador carrega em marcha lenta; - a maiores rotações; - produz carga máxima com menor rotação; - ocupa menor espaço; - tem menor peso; - dispensa o uso de disjuntor; - dispensa o elemento regulador de corrente dos reguladores. I (A) 30

I máx. I máx.

25 20

2/3 I máx.

15

alternador

2/3 I máx. dínamo

10 5 0 0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

Fig. 9 – Intensidade de corrente em função da rotação, em um dínamo e um alternador de aproximadamente a mesma potência máxima

Os alternadores são autolimitadores de corrente, e seus diodos retificadores, por permitirem a agem da corrente elétrica num único sentido, dispensam disjuntor.

O uso dos diodos nos alternadores implica uma série de cuidados, tais como: - não ligar a bateria com polaridade invertida; - não ligar o alternador sem carga ou retirar a carga com alternador em funcionamento; - não fazer solda elétrica sobre o veículo, nem carregar a bateria com aparelhos externos estando o alternador conectado; - não fazer excitação de espécie nenhuma no alternador ou regulador de tensão. Nos alternadores Bosch (com nove diodos), a corrente de excitação do campo magnético é desviada do seu próprio estator, retificada pelos diodos retificadores de excitação e os diodos negativos. Por isso, seu início de funcionamento deve ser feito com uma pré-excitação externa, através da chave de ignição e lâmpada indicadora de carga. 100 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga diodos de excitação

regulador de voltagem D+

D+

DF

lâmpada indicadora de carga

chave de ignição e partida

B+ diodos positivos

+ – bateria

DF enrolamento de excitação no rotor

Fig. 10 – Circuito de corrente de pré-excitação

A lâmpada-piloto deve ter, no mínimo, 3 watts de potência, para não acusar uma demora no início de funcionamento do alternador. Assim, no alternador podem-se considerar três circuitos, que são: 1. circuito de pré-excitação: bateria ––> chave de ignição ––> lâmpada-piloto ––> regulador de tensão ––> rotor ––> bateria. 2. circuito de excitação: diodos de excitação ––> regulador de tensão ––> rotor ––> diodos negativos ––> estator ––> diodos de excitação; 3. circuito de carga. regulador diodos de excitação diodos negativos

enrolamentos do estator

enrolamentos de excitação no rotor

diodos positivos

Fig. 11 – Circuito de corrente de excitação com ângulo da fase U = 120º

Diodo retificador positivo ––> bateria e consumidores ––> diodo retificador negativo ––> fase W ––> fase U ––> diodo positivo - fase W ––> - fase U ––> fase V + 0

SENAI-RJ – 101

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga diodos negativos

diodos positivos

diodos negativos

diodos positivos

consumidores

consumidores U

+

B+

D–

V (0)

V

D–

W

B+

V

W

V (+)

–

W(–) U(+) enrolamentos do estator

U

ângulo de 120º

ângulo de 150º

W(–) U(+) enrolamentos do estator

bateria U = pos. W = neg. V=0

Circuito da corrente de carga com ângulo de fase U = 120º

bateria U = pos. V = pos. W = neg.

Circuito da corrente de carga com ângulo de fase U = 150º

Fig. 12

Fase U + fase V = - fase W, circuito: diodo positivo → bateria e consumidores → diodo negativo → fase W → fase U + fase V → diodo positivo Nos alternadores, estão fixadas chapinhas com seqüência de letras e algarismos que têm o significado indicado a seguir. Exemplo de designação: K1

(→)

14V

35A

20 Rotação em centos para 2/3 da corrente máxima

Corrente máxima em ampères Tensão da carga em volts Sentido de rotação (→) ou “R” à direita

1 = alternador de rotor com pólos tipo garra e anéis coletores

Fig. 13

Observação: Não confundir com o número do tipo que identifica os alternadores usados em cada carro, em que existem algumas diferenças, como, por exemplo, polia e tampa do lado dos diodos. Entre as características dos alternadores, três são os pontos fundamentais: 1. rotação para dois terços da carga máxima; 2. rotação na qual o alternador atinge a carga máxima; 3. rotação máxima (veja o gráfico a seguir): 102 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga I (A)

40

14V 35 A 20

I máx.

30 2/3 I máx. 20

10

0

n (rpm) 1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

Fig. 14 – Intensidade de corrente em função da rotação, em um alternador com regulador de contatos

4

3 1 2

Fig. 15

As partes principais do alternador são as seguintes: - rotor com pólos magnéticos tipo garra, anéis, coletor (bobina de campo); - estator com enrolamento trifásico (induzido); - diodos retificadores, responsáveis pela retificação da corrente alternada em contínua; - tampas, mancais. O circuito elétrico do alternador pode ser esquematizado de acordo com a Figura 15.

SENAI-RJ – 103

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

regulador de tensão D+D – DF

diagrama esquemático do alternador

DF D–

diodo

D+

lâmpada-piloto

diodo excitação

rotor

estator

diodo

Fig. 16 – Diagrama esquemático do alternador

A carga do alternador é controlada, em função da corrente de excitação, pelo regulador de tensão, que, por sua vez, funciona de acordo com a tensão de carga; portanto:

O regulador de tensão controla a corrente de excitação do campo do alternador em função da tensão de carga.

Diagnóstico elétrico Antes de efetuar qualquer teste no veículo, inspecione detalhadamente: - as conexões elétricas; - os cabos e pólos da bateria; - as condições e o nível da solução da bateria; - a correia do alternador; - etc. Este teste deve ser efetuado mediante o uso do aparelho A 95859 (voltímetro e amperímetro), ligado de tal forma que o voltímetro indique a tensão sobre a bateria, e o amperímetro, a corrente de carga fornecida pelo alternador.

104 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga RT alternador amperímetro

voltímetro

bateria

Fig. 17

Observação Nem sempre as causas das irregularidades no sistema de carga encontram-se no alternador ou regulador, podendo estar na bateria, cabos, correia, etc. O regulador não exige manutenção ou regulagem. Em casos de danos ou anomalias, deve ser substituído.

bobina do estator placa dissipadora de calor

anel coletor

mancal de acionamento

diodo

ventilador

mancal

rotor de pólos tipo garra escova carcaça

Fig. 18 – Vista em corte do alternador K1

SENAI-RJ – 105

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

Os alternadores, de um modo geral, não exigem manutenção periódica, porém, limpeza e troca de escovas a cada 40.000km aproximadamente. O desgaste máximo das escovas é indicado pela lâmpada indicadora de carga. Irregularidade

Causa

Tensão superior a 14V

- Regulador de tensão defeituoso.

Corrente inferior à corrente de carga.

- Defeito no regulador de tensão. - Curto entre espiras ou à massa no enrolamento do estator/motor. - Diodos em curto-circuito.

A lâmpada-piloto acende com a chave

- Existe um ou mais diodos retificadores

de ignição desligada (motor parado).

positivos queimados (em curto-circuito).

A lâmpada-piloto acende fraca (fraca),

- Verificar as conexões: cabo-massa do

quando o motor está acelerado.

motor à carroçaria, cabos da bateria. - Diodos de excitação abertos. - Diodos positivos abertos.

A lâmpada-piloto acende com pouca

- Circuito de campo do alternador

luminosidade e não se altera.

interrompindo. - Terminais DF isolados. - Escovas com mau contato. - Anel coletor dessoldado.

A lâmpada-piloto permanece com

- Terminal D+ em curto à massa (em

luminosidade inalterada (forte)

conseqüência, diodos de excitação queimados). - Terminal DF em curto-circuito à massa. - Curto-circuito à massa ou entre as espiras do enrolamento do rotor.

A lâmpada-piloto emite luz trêmula.

106 – SENAI-RJ

- Defeito no regulador.

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Carga

Regulador de tensão O princípio de regulagem de tensão consiste em comandar a corrente de excitação do rotor. Como visto na teoria do eletromagnetismo, quanto maior a corrente que circula numa bobina, maior a intensidade do campo magnético produzido por ela. Esta variação de campo é que causa a variação da tensão produzida no alternador. Quando a tensão ultraa o valor máximo indicado, o regulador de tensão causa, segundo o regime de funcionamento, uma redução ou interrupção total da corrente de excitação. A excitação do alternador diminui, e, conseqüentemente, fica menor a tensão produzida por ele. Se, em seguida, a tensão produzida fica abaixo do valor prescrito, a excitação do alternador começa novamente a subir e, assim, também a sua tensão, até que o valor prescrito seja novamente ultraado. E aí se repete o ciclo. Isso se a com tanta rapidez que a tensão do alternador se mantém praticamente ajustada em um valor constante. Tal variação é tão rápida que ultimamente tem-se optado por reguladores eletrônicos, por não possuírem contatos móveis que se desgastem com o tempo. Nos veículos Fiat, atualmente são empregados reguladores de tensão eletrônicos, incorporados ao alternador.

Regulador eletrônico O regulador eletrônico não possui contatos móveis, sendo a tensão regulada eletronicamente. Para esse fim, servem os diodos, transístores, resístores e capacitadores montados numa placa de circuito impresso. Não existe, pois, componente sujeito ao desgaste mecânico, com exceção das escovas. O circuito simplificado, indicado anteriormente, mostra que o controle da corrente em DF está ligado à condução ou transístor T1, o qual, por sua vez, é comandado pelo transístor T2. Para isolarmos, então, o regulador do alternador, basta fazer uma ponte unindo D + DF. Quando isto é feito, a corrente de excitação do alternador torna-se máxima. Para cada tipo de alternador, devemos utilizar o regulador específico.

-D D1

R3

R2

DF

T1 - Transístor principal T2 - Transístor de comando Z - Diodo Zener

Z R1

T1

D1 - Diodo

T2

R1– R2 - Divisor de tensão (Resistivo) +D

R3 - Resístor

Fig. 19

SENAI-RJ – 107

Sistema de ignição Nesta Seção... Sistema de ignição convencional Sistema de ignição eletrônica

9

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Sistema de ignição convencional Finalidade Produzir energia de alta tensão, a partir da energia da bateria (baixa tensão), e distribuí-la às velas, conforme a ordem de explosões do motor, formando entre seus eletrodos uma faísca, para inflamar a mistura. Atualmente, todos os veículos modernos são montados com o sistema de ignição eletrônica; entretanto, para facilitar o entendimento sobre o princípio de funcionamento do sistema de ignição, tratamos do convencional (platinado). 8

1 velas

bateria

6 2 7 4 3 5

Fig. 1

SENAI-RJ – 111

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo

O sistema de ignição é composto de: 1. bateria 2. chave de ignição – ligada ao circuito primário da bobina de ignição, servindo para ligá-lo ou desligá-lo da bateria; 3. bobina de ignição – transforma, com auxílio do condensador, a energia de baixa tensão, fornecida pela bateria, em alta tensão, consumida nas velas; 4. platinado – ligado ao circuito da bobina, provoca um armazenamento de energia magnética, desenvolvida e transferida para o secundário, com início no exato momento da abertura dos seus contatos; 5. condensador – ajuda na formação da alta tensão e evita a formação de arco voltaico entre os contatos do platinado; 6/7. rotor e distribuidor – distribuem a energia elétrica de alta tensão às respectivas velas, através dos cabos; 8. velas – dão início à combustão da mistura, com a centelha criada pelo salto da tensão entre seus eletrodos.

Quando se fala de ignição em motores de combustão interna (álcool, gasolina), pensa-se, inicialmente, numa faísca, inflamando a mistura combustível-ar, comprimida no cilindro, para dar início à sua queima. Mas, esta é a última etapa de um processo que se repete com extrema rapidez.

Fornecimento e armazenamento de energia elétrica

Produção de alta tensão

Distribuição de alta tensão às velas

Formação de faísca na vela

Inflamação da mistura

112 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo

O equipamento de ignição não deve ser visto como um equipamento autônomo, mas uma parte do motor de combustão. Podemos considerar o sistema de ignição o coração do motor, pois a ele se atribui a responsabilidade de detonar a mistura do cilindro no tempo exato. Todo o processo inicia-se na bateria. Ao acionarmos a chave de ignição, fechamos o circuito, de maneira a transferir a energia armazenada em suas placas. Esta energia possui uma tensão baixa (12V), insuficiente para fazer saltar na vela uma faísca forte o suficiente para possibilitar a queima da mistura. Então, a bateria libera essa energia para um transformador, no caso a bobina, que se encarrega de transformá-la em alta tensão. borne 4 borne 15 borne 1

conexão

carcaça corpo da bobina

enrolamento primário enrolamento secundário

isolador núcleo de ferro laminado

vista em corte da bobina de ignição

Fig. 2

conexão de união dos enrolamentos (borne 1)

O processo de transformação baseia-se no princípio da teoria eletromagnética. Se a corrente elétrica que flui através do enrolamento de uma bobina for diminuída ou interrompida repentinamente, o campo magnético existente ao seu redor sofrerá uma queda. A energia magnética retornará ao circuito em forma de energia elétrica provocada pela auto-indução. Esta interrupção da corrente elétrica no enrolamento primário é causada pela abertura dos contatos do platinado. A interação da energia magnética da bobina com a energia elétrica do condensador induzirá, na primária da bobina, a uma tensão alternada aproximadamente de 300 volts. Esta tensão será transferida para a secundária, multiplicada por 100 vezes aproximadamente, devido à relação entre o número de espiras da bobina secundárias/primárias. Espiras secundárias = espiras primárias x 100

SENAI-RJ – 113

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema Elétrico do Veículo

Esta tensão, em torno de 30.000 volts, é transferida para o distribuidor, que a canaliza, no momento devido, para cada um dos cilindros do motor, ando pelo rotor (cachimbo). saída de alta tensão para as velas

entrada de alta tensão da bobina ligação ao enrolamento primário da bobina

rotor

platinado condensador de ignição

avanço a vácuo

pinhão

ligação à massa

Fig. 3

Para entender o funcionamento do distribuidor, imaginemos o eixo do distribuidor girando acoplado ao motor através do pinhão. O eixo do distribuidor possui ressaltos que comandam a abertura e o fechamento do platinado. Cada vez que um dos referidos ressaltos empurra a parte móvel do platinado, este interrompe a corrente de entrada da bobina. Neste momento, a bobina é induzida à alta tensão, captada pelo distribuidor, ando pelo rotor já direcionado para a avelã do cilindro correspondente. À medida que os ressaltos vão se sucedendo, o rotor também gira, e, dessa forma, cada um dos cilindros do motor recebe a faísca na ordem correta. Assim, por exemplo, um motor de quatro cilindros, girando a 6.000rpm, exige da bateria 12.000 centelhas por minuto ou 200 por segundo, que significa dizer que o platinado tem um tempo limitado para executar as suas funções e precisa permanecer fechado um tempo mínimo obrigatório, determinado pelo ângulo de permanência, definido como o ângulo descrito pelo eixo do distribuidor desde o fechamento até sua abertura.

contatos fechados

pequeno ângulo de permanência

Fig. 4

114 – SENAI-RJ

grande ângulo de permanência

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Sistema de ignição eletrônica O ângulo de permanência é, grosso modo, o tempo em que o platinado permanece fechado.

A diferença básica entre o sistema eletrônico de ignição e o sistema convencional é a substituição dos contatos mecânicos do platinado por um emissor de impulsos indutivos. Essa substituição acarretou uma série de vantagens, tais como: - não há desgastes, portanto não é preciso manutenção; - o ponto de ignição é mais fácil de ser ajustado; - maior segurança de funcionamento em qualquer situação; - cumprimento da legislação referente aos gases de escape. Como podemos observar, o circuito a seguir não apresenta novidades quanto à formação da alta tensão através da bobina de ignição.

4

R

4 1

15 1 3

2

4/5

Fig. 5

SENAI-RJ – 115

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Por isso, tratamos apenas dos componentes novos ou dos que sofreram alguma alteração; quais sejam: 1. unidade de comando:

responsável pelo tratamento dos impulsos recebidos do emissor indutivo e por enviá-los à bobina através da abertura e fechamento do transístor;

2. bobina de ignição:

de função idêntica à do sistema convencional, havendo alteração apenas nas características de construção;

3. pré-resístor (resistência Ballast):

resistência inserida em série no circuito, entre a bateria e a primária da bobina, com finalidade de causar uma queda de tensão na primária da bobina;

4. distribuidor de ignição:

com a função de distribuir a alta tensão às velas;

5. emissor de indução:

encontra-se dentro do distribuidor, comandando a central eletrônica através de impulsos indutivos, e substitui os contatos mecânicos do platinado.

O funcionamento do sistema de ignição eletrônico caracteriza-se, principalmente, pelo emissor de impulso indutivo e sua unidade de comando. 1

S N

2 3

Emissor de impulsos de ignição indutivo:

4

1. ímã permanente 2. enrolamento de indução com núcleo 3. entreferro variável 4. rotor emissor de impulso (chaveta)

Fig. 6

Vamos imaginar o eixo do distribuidor girando, aclopando consigo o rotor emissor de impulsos. Segundo os princípios do eletromagnetismo, a variação de um campo magnético cria num condutor (ou espira) uma corrente elétrica. Com o rotor emissor de impulsos (chaveta) em movimento, o intervalo existente entre as pontas do rotor e as pontas do estator sofre modificações periódicas que alteram o fluxo magnético. Esta modificação do fluxo induz, no enrolamento de indução, a uma tensão alternada de amplitude proporcional à rotação (maior rotação, maior amplitude). 116 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição V

+U tensão

0

t2 ponto de ignição –U

tz

tz

tz

T

Fig. 7 – Tensão alternada, produzida pelo emissor de impulsos de ignição em função do tempo

Tal tensão alternada é, então, enviada à unidade de comando, que faz um tratamento do sinal, comandando eletronicamente o ângulo de permanência, estabilizando e amplificando este sinal.

15 3

2

4

5

1 B

C

16

E 7

31

31d

1. formador de impulsos 2. comando do ângulo de permanência 3. estabilizador 4. amplificador da corrente de comando 5. etapa final

-1

Fig. 8 – Unidade de comando TS2

SENAI-RJ – 117

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

A unidade de comando apresenta cinco importantes etapas de funcionamento: 1. o formador de impulsos é o dispositivo responsável pela transformação da tensão em impulsos retangulares e do mesmo sentido; 2. o comando do ângulo de permanência modifica a duração dos impulsos em função da rotação do motor; 3. o estabilizador mantém constante a tensão de alimentação; 4. o amplificador de corrente, como o próprio nome indica, amplifica os impulsos retangulares, para comandar a etapa final; 5. a etapa final incumbe-se de ligar a desligar a corrente que flui pela primária da bobina de ignição. Cada interrupção dos impulsos retangulares provoca uma interrupção da corrente primária e, conseqüentemente, faíscas nas velas.

Observações - A pré-resistência, utilizada nos sistemas de ignição transistorizados, serve como uma queda de tensão na primária da bobina, auxiliando sua dissipação térmica. - Os sistemas eletrônicos de ignição apresentam uma potência de ignição mais elevada do que a apresentada pelos sistemas convencionais; portanto, convém desligar o sistema, quando se pretende efetuar qualquer trabalho no equipamento de ignição.

Qualquer equipamento de ignição eletrônica representa um equipamento perigoso à vida humana.

118 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Cabos de ignição A função do cabo de ignição é conduzir a alta tensão produzida pela bobina ou transformador até as velas de ignição sem permitir fugas de corrente, garantindo uma ignição sem falhas.

Cabos de ignição resistivos Os cabos de ignição têm seguido o desenvolvimento dos veículos, principalmente com o uso da eletrônica embarcada e com o aumento das taxas de compressão dos motores, tornando necessárias tensões elétricas maiores para o centelhamento nas velas de ignição, o que gera maiores Interferências por Rádio Freqüência (RFI). A alteração nas formas das carrocerias também influi no desempenho dos veículos, já que se busca um menor coeficiente de atrito com o ar (Cx baixo), o que tem provocado a diminuição da área frontal dos veículos, elevando a temperatura no compartimento do motor. Além disso, os cabos devem ser projetados para resistir ao ataque de combustível, solventes etc.

fio resistivo de níquel-cromo

fibra sintética Kevlar

revestimento de CSM ou silicone

revestimento de borracha

isolante de borracha EPDM com reforço em fiberglass (somente para cabos com revestimento de silicone)

Fig. 9 corpo terminal isolante

conector para a vela

conector para cabo

capa protetora de borracha silicone blindagem metálica

resístor de fio níquel-cromo

Fig. 10

SENAI-RJ – 119

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Os cabos de ignição resistivos são homologados pelas montadoras em razão de possuírem as seguintes características: • ótimo supressor de ruídos e interferências; • ótimo condutor elétrico, ignição sem falhas (economia de combustível); • durabilidade em condições extremas de temperatura e alta tensão (voltagem); • resistência mecânica; e • os cabos de ignição NGK são confeccionados de duas formas, com terminais resistivos, cuja codificação inicia-se pelas letras “ST”, e com cabos supressivos de fio níquel-cromo, nos quais a codificação se inicia com as letras “SC”.

Os dados usados nestas figuras não correspondem a um tipo específico, mas sim a um veículo genérico.

Fig. 11

Teste de resistência ôhmica Para efetuar o teste em cabos de ignição novos ou usados, deve-se utilizar um multímetro ou ohmímetro e medir o valor de resistência ôhmica entre os terminais do cabo. O valor encontrado deve ser o apresentado nas Figuras 13 e 14.

Fig. 12

120 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Cabo de vela: 4,0~8,0kΩ Cabo de bobina: 1,0~3,0kΩ

Fig. 13 – Com terminal resistivo: tipo ST O valor da resistência varia de acordo com os terminais utilizados.

Cabo de vela: 4,0~8,0kΩ 8kΩ ⫾ 20% ⫾ 30%/metro

Fig. 14 – Com terminal resistivo: tipo SC O valor da resistência varia de acordo com o comprimento do cabo de ignição.

Falhas de manuseio Blindagem do terminal danificada, causando danos à isolação do mesmo.

Fig. 15

Cabo danificado por torsão ou dobra, podendo causar danos ao núcleo condutor (falta de continuidade).

Fig. 16

Cabo danificado por atrito, causando danos à isolação.

Fig. 17

Furo na capa protetora de borracha devido a uso de ferramenta inadequada ou impacto sofrido pelo terminal (provocando fugas de corrente). Formação de óxido no conector devido à conexão imperfeita e à penetração de umidade entre o terminal do cabo e a vela de ignição.

Fig. 18

SENAI-RJ – 121

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Instruções para instalação 1. Observe atentamente o comprimento dos cabos, adequando-os aos respectivos cilindros. 2. Nos motores que possuem espaçadores de cabos, utilizá-los corretamente. 3. Ao conectar os cabos de ignição nas velas, distribuidor e bobina, pressionar os terminais para que o encaixe seja perfeito.

Fig. 19

Importante Quando tiver que remover os cabos por alguma eventualidade, deve-se puxá-los pelos terminais, nunca pelos próprios cabos. Não utilize ferramentas para removê-los.

Blindagens metálicas Alguns cabos de ignição apresentam blindagens metálicas sobre o terminal de acoplamento à vela, que, além de protegê-la de choques mecânicos, permitem melhor dissipação térmica e descarregam as correntes parasitas geradas devido à agem de altas tensões.

Fig. 20 – Cabo tipo ST

122 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Terminais supressivos Os terminais supressivos para motocicletas, motosserras, geradores, etc. têm as mesmas características dos cabos resistivos, ou seja, atenuam ruídos e interferências nos equipamentos eletrônicos.

Fig. 21

Os terminais resistivos apresentam as seguintes qualidades e características: • ótima isolação elétrica; • resistência a altas temperaturas; • ótima supressão de interferência; • ótima vedação contra umidade; e • resistência ao ataque de produtos químicos.

Teste de resistência ôhmica

Fig. 22

Para efetuar o teste em terminais supressivos novos ou usados, deve-se utilizar um multímetro ou ohmímetro e medir o valor de resistência ôhmica entre os conectores. O valor encontrado deve ser: terminais = 5,0 kΩ⫾25%.

SENAI-RJ – 123

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistema de Ignição

Tipos de terminais Terminal resistivo tipo L corpo terminal em baquelite

parafuso de fixação do cabo

luva de proteção

conector para a vela

resístor de fio de níquel-cromo terminal selador

Fig. 23

Terminal resistivo tipo X corpo terminal em baquelite

conector para a vela

parafuso de fixação do cabo

terminal selador

resístor de fio de níquel-cromo

luva de vedação

Fig. 24

Terminal resistivo tipo S conector para a vela

corpo terminal em baquelite

resístor de fio de níquel-cromo capa protetora de borracha silicone

Fig. 25

124 – SENAI-RJ

parafuso de fixação do cabo

Sistemas de iluminação e sinalização Nesta Seção... Sistema de iluminação Sistema de sinalização

10

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Sistema de iluminação Sua finalidade é iluminar o veículo interna e externamente, facilitando, assim, a sua condução durante a noite. Este sistema é composto de três circuitos: • circuito da luz do teto; • circuito das lanternas; • circuito do farol.

Circuito da luz do teto É o caminho que a corrente elétrica percorre entre a fonte de energia (bateria) e a luz do teto, tendo a finalidade de iluminar o interior do veículo. Os elementos que compõem este circuito são: • bateria; • fusível; • lâmpada; • interruptor da porta; • lanterna do teto (plafonnier). O circuito é representado basicamente da forma que se segue.

fonte de alimentação (bateria)

fusível

lanterna do teto ou plafonnier

interruptor da porta

interruptor da porta

massa

Fig. 1

SENAI-RJ – 127

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Este circuito é acionado de duas maneiras: pelo interruptor da porta, localizado na coluna da porta do veículo, cuja função é acionar o circuito no momento em que se abre ou se fecha a porta; e manualmente, por intermédio de um interruptor que fica localizado no teto, juntamente com a lanterna do teto (plafonnier), cuja função é comandar o circuito em três posições: lâmpada

bateria

seletor

botões colocados nas portas

fusível

Fig. 2

• posição central - lâmpada apagada; • posição à esquerda - lâmpada comandada pelos interruptores das portas; • posição à direita - lâmpada acesa diretamente. As situações de funcionamento da luz do teto do veículo são duas. A primeira situação é quando o interruptor manual está posicionado para o lado esquerdo, que corresponde aos interruptores das portas. Nesse caso, a corrente vinda da bateria circula pelo fusível, lâmpada e interruptor manual, indo fechar seu circuito através dos interruptores das portas, no momento em que se abrem as portas do veículo. Com isso, o filamento da lâmpada se aquece, causando a iluminação no interior dele.

+

Fig. 3

A segunda situação é quando o interruptor está voltado para o lado direito, que corresponde ao circuito fechado diretamente com a massa. Nesse caso, a corrente que vem da bateria a pelo fusível e a lâmpada, indo fechar seu circuito diretamente com a massa através do interruptor manual. Com isso, a lâmpada tem seu filamento aquecido, causando a iluminação no interior do veículo. 128 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

+

Fig. 4

Circuito de lanternas É o caminho que a corrente elétrica percorre da fonte de energia elétrica (bateria) até as lanternas. Seu uso é obrigatório por lei, com a finalidade de advertir os motoristas dos outros veículos e pedestres sobre a presença do veículo em ambiente de pouca iluminação. Este circuito é comandado pelo interruptor de luzes existentes no do veículo, que também comanda o circuito de farol e a luminosidade do de instrumentos. Os outros elementos que fazem parte do circuito são bateria, fusível, lâmpada e as lanternas dianteiras e traseiras.

Fig. 5 – Lanterna dianteira

Fig. 6 – Lanterna traseira

As lanternas do veículo são órgãos de iluminação pertencentes a vários circuitos de advertência. São adaptadas à dianteira e à traseira do veículo para melhor observação dos outros motoristas sobre o seu comportamento de velocidade, direção, sentido e distância. Encontram-se posicionadas nos extremos próximos às laterais, para dar aos motoristas, durante a noite, idéia da largura e comprimento do veículo em trânsito. As lanternas dianteiras são de cor branca ou amarela. Podem ser adaptadas à carroceria ou párachoque, permitindo formatos apropriados para acabamentos.

SENAI-RJ – 129

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Veja o exemplo a seguir.

Fig. 7

Fig. 8

As lanternas traseiras são de cor vermelha para as luzes do circuito de lanternas e freios; amarela para o circuito das setas; brancas para o circuito de ré. São adaptadas geralmente às carrocerias dos veículos, com formatos apropriados para acabamentos.

Fig. 9

Fig. 10

130 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Por medida de segurança, é obrigatório por lei o uso de dispositivos catdióptricos (olho-de-boi) nas lanternas traseiras. Esse dispositivo reflete a luz neles incidida, tornando possível, mesmo com as próprias luzes apagadas, advertir os motoristas que vêm atrás sobre a existência do veículo à frente. O circuito das lanternas possui arranjo com os fusíveis, capaz de protegê-lo pelos lados (direito e esquerdo), fazendo com que o veículo nunca fique sem iluminação, mesmo com um dos fusíveis queimado. As luzes do fazem parte desse circuito, por serem ligadas ao mesmo estágio do interruptor de luzes, sendo variado seu brilho por meio de um reostato existente no próprio interruptor, ou separadamente fixo no . Basicamente, o circuito das lanternas é representado da forma que se segue. faróis fonte de alimentação (bateria)

interruptor de luzes

fusível

luzes do

lanternas dianteiras

lanternas traseiras

massa

Fig. 11

Seu funcionamento dá-se da forma indicada a seguir. No momento em que se aciona o interruptor de luzes em seu primeiro estágio, a corrente vinda da bateria circula por ele, indo ar pelos fusíveis, até fechar o circuito com massa através do reostato, fechando o circuito das luzes do através da massa. Com os circuitos fechados, os filamentos das lâmpadas se aquecem, causando, com isso, a luminosidade das lanternas de luzes do . Veja a Figura 12.

+

–

Fig. 12

SENAI-RJ – 131

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

A luminosidade das lanternas funciona nos filamentos da lâmpada de pouca intensidade (filamentos mais finos), para que os circuitos de advertência se destaquem. A luminosidade da luz da placa é também conjugada com um dos lados desse circuito.

Circuito de farol É o caminho em que a corrente elétrica circula da fonte de energia (bateria) até o farol. Sua finalidade é fazer com que o farol ilumine a estrada à frente do veículo, possibilitando boa visibilidade ao motorista. O farol é um aparelho elétrico utilizado para a iluminação do percurso do veículo à noite. É constituído de vidro (lente), refletor parabólico, lâmpada com defletor e soquete. Fica alojado numa carcaça e fixado por um aro.

Fig. 13

Para que o farol funcione corretamente, é necessário que seu circuito esteja em boas condições, e seus componentes, em perfeito estado. Ao usarmos o farol, devemos observar o seu facho de luz, já que existe um que atinge grande distância, chamado luz alta, necessário quando o veículo roda em auto-estrada, e outro, de curta distância (luz baixa), necessário para estradas acidentadas ou no casos de cruzamento com outros veículos.

Fig. 14

Fig. 15

Os faróis caracterizam-se pelos tipos de lâmpada por eles utilizados, que são: lâmpada pré-foco (Fig. 14); lâmpada diodo (Fig. 15); célula ótica ou sealed-beam (Fig. 16). O circuito do farol é comandado por meio de um interruptor, normalmente instalado no de instrumentos, e por um comutador, responsável pela troca de luz alta e baixa do farol. Existem dois tipos de comutador de luz: de acionamento mecânico e de acionamento eletromagnético.

Fig. 16

132 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

1

1. botão 4

2. terminal central 3. terminal lateral 4. corpo

3 2

3

Fig. 17 – Acionamento mecânico

O seu funcionamento dá-se da seguinte forma: ao pressionar o êmbolo desse comutador, e impulsionando o platinado central para um dos lados do comutador, fazendo com que ele encoste no platinado de um dos faróis, isso permite que a corrente elétrica chegue até o farol e, conseqüentemente, este se acende.

1. tampa

1

2. terminal de corrente direta 3. terminal de excitação da bobina 5 2 3

4. terminal de entrada de corrente do interruptor da luz 5. terminal lateral

4

Fig. 18 – Acionamento eletromagnético

Este comutador tem duas finalidades: piscar o farol como advertência no momento de uma ultraagem do veículo por outro em cruzamentos perigosos de ruas; e trocar a luz alta pela luz baixa, quando necessário. Ele faz piscar e trocar a luz do farol por meio de bobina que recebe corrente da bateria e fecha o circuito à massa por intermédio do manete das setas. Seu funcionamento dá-se da seguinte forma: ao pressionar o manete das setas, o circuito da bobina é fechado, criando um campo magnético no interior do comutador, que atrai a armadura móvel e leva o platinado central a se unir a um dos platinados laterais, que envia a corrente vinda do interruptor de luz até o farol, fazendo com que este se acenda. SENAI-RJ – 133

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Há, também, no referido comutador, um platinado com corrente direta, para piscar os faróis independentemente de estarem ligados. Dessa forma, mesmo com os faróis desligados, no momento em que se pressionar o manete das setas, a armadura é atraída pela bobina, e tal platinado se une, permitindo a agem de corrente até os faróis. Além do interruptor do farol e do comutador do farol, também fazem parte do circuito do farol os seguintes elementos: bateria, fusível e lâmpada-piloto do farol. Basicamente, o circuito de farol é representado da forma que se segue. interruptor de luzes

comutador do farol

fusível

fonte de alimentação (bateria)

farol esquerdo

farol direito

massa

Fig. 19

Funcionamento do circuito do farol Acionando o interruptor do farol, este envia a corrente elétrica recebida da bateria para o comutador. A corrente, ando pelo comutador, vai até o fusível, que, por sua vez, permite a agem da corrente até o farol, indo fechar o circuito à massa por meio do seu filamento. Com circuito fechado, o filamento do farol se aquece, emitindo a luz do farol (luz alta ou luz baixa). lâmpadas de posição

fusível

farol

indicador de luz alta lâmpadas de

reostato das lâmpadas do lâmpada da placa bateria

farol

troca-luz

lâmpadas de posição

134 – SENAI-RJ

Fig. 20

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

A Figura 21 representa, esquematicamente, o circuito de farol com relé. farol interruptor das luzes

bateria

farol

relé dos faróis

troca-luz

fusível

fusível

Fig. 21

O circuito do farol é constituído de quatro fusíveis (dois para os filamentos de luz alta e dois para os filamentos de luz baixa), evitando, com isso, que, em caso de qualquer pane no farol, o veículo fique totalmente às escuras.

Sistema de sinalização Têm como finalidade advertir, mediante sinais luminosos e sonoros, antecipadamente, os outros motoristas e os pedestres sobre as manobras do veículo quando da posição de parada, mudança de direção, movimento contrário (marcha à ré) e aproximação de cruzamentos. Este sistema é composto por quatro (4) circuitos: – circuito da luz do freio; – circuito da luz de ré; – circuito das setas; – circuito da buzina.

Circuito da luz do freio É o caminho que a corrente elétrica percorre da fonte de energia até a luz do freio. Seu uso é obrigatório por lei, e sua finalidade é advertir os motoristas sobre possível parada do veículo da frente.

SENAI-RJ – 135

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Este circuito é comandado por interruptor hidráulico, cujo acionamento é feito por meio do pedal de freio. O circuito da luz do freio apresenta os seguintes componentes: bateria, interruptor da ignição, fusível, interruptor do freio e lâmpadas.

interruptor da ignição

fusível

fonte de alimentação (bateria)

interruptor da luz de freio

lanterna do freio

lanterna do freio

massa

Fig. 22

Seu funcionamento dá-se da forma que se segue. No momento em que se liga a chave de ignição, esta envia a corrente elétrica recebida da bateria ao fusível e deste até um dos terminais do interruptor do freio. No momento em que se pressiona o pedal do freio, ele aciona o interruptor do freio, que, ao fechar seus contatos, faz ar a corrente elétrica até as lanternas traseiras, indo fechar o seu circuito com a massa através do filamento da luz do freio, fazendo com que ela se acenda.

+

–

Fig. 23

A luz do freio funciona no filamento de maior intensidade luminosa (filamento mais grosso), por ser luz de advertência, devendo destacar-se sobre as outras.

136 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Circuito de luz de ré É o caminho que a corrente elétrica percorre entre a fonte de energia e as lanternas de ré. É de uso obrigatório por lei e tem a finalidade de advertir os motoristas e pedestres sobre o movimento do veículo em marcha à ré. Este circuito, comandado por um interruptor normalmente instalado na caixa de marchas, é acionado no momento em que se engrena a marcha à ré. O circuito da luz de ré é composto de bateria, interruptor de ignição, fusível, interruptor de ré e lâmpadas . É representado da seguinte forma: interruptor da ignição

fusível

interruptor de ré

fonte de alimentação (bateria)

lanterna de ré

lanterna de ré

Fig. 24

Seu funcionamento é o que se segue. A corrente elétrica vem da bateria até o interruptor da ignição. No momento em que se aciona a chave de ignição, a corrente circula pelo fusível, indo até o interruptor de marcha à ré. Ao engrenar a marcha à ré, os contatos internos do interruptor se fecham, provocando o deslocamento da corrente elétrica até os filamentos das lâmpadas das lanternas de ré, indo fechar seu circuito com a massa, o que ocasiona a luminosidade das lâmpadas de ré.

+

Fig. 25

SENAI-RJ – 137

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Circuito das setas É o percurso da corrente elétrica entre a fonte de energia e as lanternas das setas. De uso obrigatório por lei, serve para advertir e indicar aos motoristas de outros veículos e aos pedestres o sentido de direção do veículo. Este circuito é comandado por meio de interruptor instalado na coluna de direção do veículo, para facilitar o seu acionamento. O circuito das setas é composto dos seguintes elementos: bateria, interruptor da ignição, fusível, relé do pisca-pisca, interruptor das setas e lâmpadas. É representado da forma indicada a seguir.

interruptor da ignição

fusível

relé do pisca-pisca

fonte de alimentação (bateria)

interruptor de setas

setas do lado direito

setas do lado esquerdo

massa

Fig. 26

O funcionamento deste circuito dá-se conforme apresentado em seguida. A corrente elétrica enviada pela bateria vai até o interruptor da ignição. No momento em que se aciona a chave de ignição, a corrente elétrica vai para o fusível, deste para o relé do pisca-pisca e daí até o interruptor das setas (indicador de direção). Assim que o interruptor das setas é acionado, a corrente segue até as lâmpadas indicadoras das setas e, através dos seus filamentos, fecha o circuito com massa. Havendo o fechamento do circuito, a corrente que a no interior do pisca-pisca pela bobina e a resistência é limitada por essa última. As lâmpadas, em tal período, não se acendem, o que provoca aquecimento da resistência, causando a sua dilatação. Isso e mais a ação de uma mola determinam o fechamento dos platinados das setas, que faz com que a corrente elétrica deixe de ar pela resistência, ando, então, pela bobina e pelos platinados, e causando forte campo magnético nas bobinas, que irá manter os platinados fechados e, conseqüentemente, a luminosidade das lâmpadas. À medida que a corrente a pelos platinados das setas, a resistência esfria-se até contrair-se o bastante para causar, junto com a ação da mola, a abertura dos platinados. Com isso, o campo magnético é diminuído, e as lâmpadas voltam a apagar-se, repetindo-se a mesma operação inicial.

138 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

lâmpada de dois filamentos “traseira”

ligação à massa

lâmpada de dois filamentos “dianteira” lâmpada-piloto

bateria de acumuladores

ligação à massa

ligação à massa I O D

ligação à massa

fusível

lâmpada de dois filamentos “traseira”

comutador de ignição

seletor de mudança de direção com 3 bornes

lâmpada de dois filamentos “dianteira”

relé termomagnético

ligação à massa

ligação à massa

Fig. 27

Essa operação é regulada de modo que a intermitência da luz causada pelo relé seja de 60 vezes por minuto; para isso, é necessário que a potência das lâmpadas, juntas, seja igual à do relé do piscapisca.

Circuito da buzina É o percurso da corrente elétrica entre a fonte de energia e a buzina. Seu uso é obrigatório, tendo como finalidade advertir motoristas e pedestres sobre a aproximação do veículo. Este circuito é comandado por um interruptor manual, normalmente instalado nos volantes dos veículos. Os elementos que compõem o circuito são bateria, fusível, interruptor de buzina e buzina. Em alguns casos, o circuito é composto de mais um elemento: o relé da buzina. Basicamente, o circuito da buzina é representado da forma indicada a seguir.

fusível

interruptor da buzina

fonte de energia (bateria)

buzina

buzina

massa

Fig. 28

SENAI-RJ – 139

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Seu funcionamento, sendo um circuito simples, é o que se segue. A corrente vem da bateria, a pelo fusível e vai direto à buzina, que, por estar com seus platinados fechados, possibilita a agem da corrente até o seu interruptor. No momento em que se aciona o interruptor, é feito o fechamento do circuito da buzina com a massa. Dessa maneira, cria-se no interior da buzina, através da bobina, um campo magnético que provoca o descolamento da membrana, o que causa o som da buzina.

+

–

Fig. 29

Em circuito da buzina composto de relé, seu funcionamento dá-se da forma a seguir. A corrente vinda da bateria vai até o fusível e deste para o relé, seguindo aí, através da sua bobina, até o interruptor da buzina. Ao acionar o interruptor, este fecha o circuito da bobina do relé à massa, criando um campo magnético no interior do relé, que atrai seu platinado. Isso permite a agem de corrente da bateria até a buzina, o que provoca a vibração na membrana e, conseqüentemente, o som da buzina. Na Figura 30, temos um relé de buzina excitado por massa (relé de três bornes). botão de buzina

buzina

relé da buzina ligação à massa ligação à massa

bateria dos acumuladores

ligação à massa

140 – SENAI-RJ

buzina

Fig. 30

ligação à massa

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – Sistemas de Iluminação e Sinalização

Na Figura 31, vê-se um relé excitado por pólo isolado (relé de quatro bornes). botão da buzina buzina

relé da buzina ligação à massa

buzina

bateria dos acumuladores

ligação à massa

ligação à massa

Fig. 31

SENAI-RJ – 141

ório Nesta Seção... Sistema de indicadores Sistemas especiais

11

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

Sistema de indicadores Tem como finalidade advertir os motoristas, por meio do de instrumentos, sobre as condições do veículo quanto à temperatura do motor, pressão do óleo do motor, nível do combustível no tanque e sistema de carga gerador. Este sistema é composto de quatro circuitos: • circuito do indicador de temperatura; • circuito da pressão do óleo; • circuito do indicador de combustível; • circuito do indicador de carga.

Circuito do indicador de temperatura É o caminho que a corrente elétrica percorre da fonte de energia ao bulbo de temperatura. Visa indicar ao motorista a temperatura do motor do veículo. Este circuito é constituído da bateria, interruptor da ignição, relógio indicador da temperatura e bulbo. É representado, basicamente, da forma indicada a seguir.

relógio indicador da temperatura

interruptor da ignição

fonte de energia (bateria)

bulbo da temperatura

massa

Fig. 1

SENAI-RJ – 145

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

O mostrador utilizado para indicar ao motorista as condições de temperatura do motor apresenta, na sua parte externa, uma escala graduada e um ponteiro indicador.

40

80

120

TEMPERATURA

Fig. 2

Internamente, o mostrador é constituído de duas bobinas de diferentes tamanhos. Há também o bulbo de temperatura, utilizado para comandar a indicação da temperatura do motor, constituído de material mau condutor que, submetido a aquecimento, torna-se condutor (material de coeficiente negativo). Sua condutividade é proporcional à elevação da temperatura.

Fig. 3

O funcionamento do circuito de indicador de temperatura é o que se segue. A corrente elétrica vem da bateria até o interruptor da ignição. No momento em que se aciona a chave da ignição, a corrente circula até as bobinas do mostrador, indo fechar diretamente com a massa o circuito da bobina de menor tamanho. Nesse momento, é criado um campo magnético no interior do mostrador, correspondente a essa bobina, que atrai o ponteiro indicador para uma certa posição e nela o mantém. Estando a bobina de maior tamanho ligada em série com o bulbo da temperatura, no momento em que este é submetido a aquecimento, há a agem da corrente no seu interior, indo fechar o circuito dessa bobina diretamente com a massa. Com isso, há variação do campo magnético, no interior do mostrador, proporcional a essa bobina, o que provoca o deslocamento do ponteiro até o ponto correspondente à temperatura do motor do veículo indicada pelo bulbo.

146 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

+

–

+

–

Fig. 4

Circuito do indicador de pressão do óleo É o caminho que a corrente elétrica percorre da fonte de energia até o interruptor de pressão do óleo. Seu uso é necessário para mostrar ao motorista as condições da circulação do óleo no interior do motor do veículo. Com isso, é evitado que o óleo se esgote, sem que se perceba, e, conseqüentemente, ocasione pane no motor. Este circuito é comandado por um interruptor hidráulico (bulbo de óleo) instalado no motor do veículo. O interruptor de óleo (bulbo) é constituído de terminal de ligação, isolado da massa, e corpo, tendo uma parte sextavada e outra roscada, como no motor do veículo. No seu interior, os contatos são fechados pela pressão da mola. Sua função é indicar as condições de funcionamento do sistema de lubrificação do motor.

terminal isolado mola

corpo contatos

Fig. 5

SENAI-RJ – 147

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

O circuito indicador de pressão do óleo é constituído de bateria e interruptor da pressão do óleo (bulbo). Basicamente, esse circuito é representado da maneira que se segue.

lâmpada indicadora da pressão do óleo

interruptor da ignição

interruptor do óleo (bulbo de óleo)

fonte de energia (bateria)

massa

Fig. 6

O funcionamento do circuito dá-se da forma a seguir. Ao ligar o interruptor da ignição, este envia a corrente vinda da bateria até a lâmpada indicadora da pressão do óleo. A corrente a pelo filamento da lâmpada, indo fechar o circuito através do interruptor do óleo com a massa, o que causa a luminosidade da lâmpada. Com o motor do veículo em funcionamento, é posta certa pressão no óleo do motor, o que provoca a interrupção do circuito no interior do bulbo, e, conseqüentemente, a lâmpada se apaga, indicando que a pressão do óleo está normal.

Fig. 7

148 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

Se não houver pressão do óleo no bulbo com o motor em funcionamento, não haverá interrupção do circuito, o que fará com que a lâmpada permaneça acesa, indicando, com isso, qualquer anormalidade no sistema.

Circuito do indicador de combustível É o caminho que a corrente elétrica percorre entre a bateria e a bóia do tanque de combustível. Objetiva indicar a quantidade de combustível existente no tanque do veículo. Os componentes indicadores de combustível são aparelhos destinados a apresentar as condições do veículo quanto à quantidade de combustível no tanque. Esses componentes são conhecidos como mostrador e medidor do nível de combustível. O mostrador serve para indicar ao motorista a quantidade de combustível existente no interior do tanque do veículo.

O mostrador de combustível é constituído de escala graduada, ponteiro indicador e duas bobinas de diferentes tamanhos. Fig. 8

O mostrador do combustível e o mostrador de temperatura são iguais em seu formato e constituição, diferenciando-se apenas, um do outro, na leitura de escala. Assim, seu funcionamento interno é o mesmo. O outro componente do indicador de combustível é o medidor do nível de combustível (bóia do tanque). Sua finalidade é comandar a indicação da quantidade de combustível existente no tanque. Esse medidor é constituído por um corpo metálico que tem em seu interior um resístor variável, preso a uma haste que possui em outra extremidade um flutuador (bóia), que comanda o seu funcionamento.

O circuito do indicador de combustível é constituído dos seguintes elementos: bateria, interruptor da ignição, relógio indicador de combustível e bóia do tanque (medidor). Basicamente, esse circuito é representado da forma a seguir. Fig. 9

SENAI-RJ – 149

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

interruptor da ignição

relógio indicador de combustível

fonte de energia (bateria)

massa

bóia do tanque (medidor do tanque)

Fig. 10

Seu funcionamento é idêntico ao do circuito de temperatura. Com o circuito fechado, é criado um campo magnético nas bobinas do relógio, que, por meio de atração magnética, faz o movimento do ponteiro do relógio, sendo esse movimento controlado pela variação de resistência do reostato, determinada pelo flutuador de acordo com a quantidade de combustível existente no tanque.

Fig. 11

Circuito indicador de carga É o caminho que a corrente elétrica percorre entre a fonte de energia até o gerador. Visa indicar ao motorista as condições de funcionamento correto dos elementos pertencentes ao sistema de carga do veículo. Este circuito é constituído de bateria, interruptor da ignição, lâmpada indicadora de carga, caixa reguladora de tensão e gerador. Basicamente, é representado da forma a seguir.

150 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório chave da ignição

lâmpada indicadora da carga

regulador de tensão

fonte de energia (bateria)

gerador

massa

Fig. 12

No circuito de carga com lâmpada indicadora da carga (lâmpada), a caixa reguladora é constituída de dois elementos, um para regular a tensão e o outro é um relê da lâmpada, que serve para ligar o circuito de campo do gerador e comandar o funcionamento da lâmpada-piloto. Seu funcionamento dá-se da forma a seguir. A corrente elétrica vem da bateria até o interruptor da ignição. Ao ligar a chave da ignição, a corrente circula até a lâmpada-piloto, indo através desta para o relé de campo da caixa reguladora, daí para a escova negativa do gerador através do rotor, onde fecha o circuito com a massa. Nesse momento, a lâmpada indicadora de carga acende-se, e forma-se pequeno campo magnético nas bobinas do rotor que exercita o gerador. Com o gerador em movimento, o campo magnético nas duas bobinas aumenta, fazendo com que seja gerada corrente em seu interior. Parte dessa corrente sai através do terminal neutro do gerador, indo fechar seu circuito à massa por meio da bobina do relé de controle da lâmpada. Em seguida, é criado nessa bobina um campo magnético que irá atrair o platinado do relé, ligando-o diretamente à bateria. Nesse momento, a lâmpada indicadora de carga se apaga, por receber duas polaridades positivas em seus bornes. –

+

bateria

lâmpada

neutro

campo

N C

Fig. 13

SENAI-RJ – 151

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

Normalmente, o circuito de carga com lâmpada-piloto é o mais usado. Em alguns casos, há o circuito de carga com amperímetro, onde a caixa reguladora é constituída somente do regulador de tensão. Veja a Figura 14.

campo C

chave da ignição

Fig. 14

Nesse caso, o amperímetro registra a quantidade de corrente elétrica que está indo para a bateria.

Sistemas especiais São circuitos que têm a finalidade de atender ao motorista em alguns casos de necessidade, como também oferecer-lhe conforto, ao conduzir o veículo. São os seguintes: • circuito do pisca-alerta; • circuito do lampejador; • circuito do limpador de pára-brisa; • circuito do desembaçador de pára-brisa.

Circuito do pisca-alerta Utilizado para emitir sinais de advertência aos outros motoristas por meio da intermitência das luzes, em caso de avaria do veículo ou em paradas de emergência à beira de estradas ou ruas com grande movimento de veículos. Os componentes deste circuito são os que fazem parte do circuito das setas, interligados diretamente a um interruptor especial normalmente localizado no do veículo ou na coluna de direção. 152 – SENAI-RJ

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

Circuito do lampejador Tem como finalidade emitir sinais luminosos à noite, cruzamentos de ruas ou em ultraagem por outro veículo em estrada, chamando, com isso, a atenção do motorista para a aproximação do seu veículo. Este circuito é constituído pelos componentes do circuito do farol e mais um arranjo feito entre o comutador eletromagnético de luzes e comando das setas.

Circuito do limpador de pára-brisa É o caminho que a corrente elétrica percorre da fonte de alimentação até o motor do limpador de pára-brisa. Sua finalidade é tirar as gotas de água que se depositam no pára-brisa, quando é necessária a condução do veículo sob chuva ou neblina, melhorando, assim, a visibilidade do motorista. O circuito do limpador de pára-brisa é composto de dois estágios de funcionamentos diferentes, sendo um elétrico, que comanda o funcionamento do motor do limpador de pára-brisa. Esse motor tem, geralmente, duas velocidades e um dispositivo de parada automática, o que faz com que as palhetas do limpador parem sempre no mesmo lugar. A Figura 15 mostra um motor de limpador de pára-brisa em corte. G B

D

C

A

E

F H

I

P

O

L

N M

K

J

A. tampa do lado coletor

I. parafuso de ajuste do jogo axial do rotor

B. escovas

J. arruela de encosto do eixo

C. massa polar

K. resistência

D. parafuso

L. dispositivo automático de parada

E. engrenagem

M. bobina de campo

F. caixa de redução

N. rotor

G. manivela

O. carcaça

H. rotor

P. parafuso de ligação das tampas Fig. 15

SENAI-RJ – 153

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

O motor do limpador de pára-brisa funciona da seguinte forma: ao alimentar o motor com corrente elétrica, cria-se um campo magnético nas bobinas do seu induzido que, somando-se com o existente nas sapatas polares, provoca o movimento induzido, colocando o motor em rotação.

1 4 2 5

3

2

5

Fig. 16

O outro estágio de funcionamento desse circuito é o do mecanismo do limpador de pára-brisa, composto das seguintes peças: palhetas; braços; haste maior; haste menor; eixos. Funciona conjugado com o motor no limpador de pára-brisa, responsável pelo acionamento das palhetas, cuja função é retirar as gotas de água que se depositarem sobre o pára-brisa. São vários os modelos de mecanismo das palhetas, pois cada fabricante de veículo determina o seu modelo próprio. Embora existam vários modelos de mecanismo, todos funcionam obedecendo ao mesmo princípio, ou seja, recebem o movimento rotativo do motor e o transformam, por meio da manivela acionadora, num movimento oscilante das palhetas. Com a pressão que a mola imprime às palhetas, sua tira de borracha retira a água que se deposita sobre o pára-brisa. O mecanismo do limpador de pára-brisa não deve ser acionado com o pára-brisa seco, pois isso pode causar danos ao próprio pára-brisa e às borrachas das palhetas do mecanismo. Para que tal seja evitado, já vem adaptado a esse sistema um dispositivo chamado lavador de pára-brisa. Seu funcionamento pode ser feito elétrica ou mecanicamente. O circuito do limpador de pára-brisa é representado da forma que se segue.

interruptor da ignição

interruptor do motor

fusível

bateria

mecanismo

massa

Fig. 17

154 – SENAI-RJ

motor do limpador

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

Seus principais componentes são: bateria, interruptor da ignição, fusível, interruptor do motor do limpador, motor do limpador e conjunto do mecanismo do limpador do pára-brisa. O funcionamento dos dois sistemas dá-se da forma indicada a seguir. A corrente que vem da bateria vai até o interruptor da ignição. No momento em que se aciona a chave de ignição, a corrente elétrica circula até o interruptor do motor do limpador do pára-brisa. Ao acionar o interruptor do motor de pára-brisa, este envia a corrente elétrica até as bobinas do motor, colocando-o em movimento de rotação. Encontrando-se este acoplado ao mecanismo do limpador de pára-brisa por meio de manivela acionadora, provoca seu movimento rotativo, que será transformado pelas hastes de comando em um movimento oscilante das palhetas no pára-brisa, e sua tira de borracha retira todas as gotas de água nele depositadas.

Circuito do desembaçador de pára-brisa interruptor da ignição

fusível

interruptor do motor

motor do desembaçador

bateria

massa

Fig. 18

É o caminho que a corrente elétrica percorre da fonte de alimentação até o motor do desembaçador. Visa manter os vidros dos veículos desembaçados mesmo com o veículo todo fechado, possibilitando, assim, boa visibilidade aos seus ocupantes. Os componentes deste circuito são: bateria, interruptor da ignição, fusível, interruptor do motor do desembaçador e motor do desembaçador. Basicamente, é apresentado da forma a seguir.

Fig. 19

SENAI-RJ – 155

Manutenção e Reparos de Sistemas Elétricos de Automóveis – ório

O motor do desembaçador fica montado em um compartimento especial instalado normalmente dentro do veículo ou, em alguns casos, no compartimento do motor. Sua finalidade é retirar toda a umidade do interior do veículo, o que provoca o embaçamento do pára-brisa. Normalmente, o desembaçador é um motor elétrico possuidor de duas rotações, sendo constituído dos seguintes elementos: ventilador (1), tampas (2), carcaças (3), induzido (4), parafusos de fixação das tampas (5).

1 4

3

2

2

5

Fig. 20

O funcionamento do circuito do desembaçador dá-se como se segue. A corrente elétrica vinda da bateria vai até o interruptor da ignição. Ao se acionar a chave de ignição, a corrente é liberada para o interruptor do motor do desembaçador, a corrente vai para os fusíveis e destes para as bobinas do induzido do motor do desembaçador, formando um campo magnético que, somando-se com o já existente nas sapatas polares (ímã permanente), faz com que o motor entre em movimento de rotação.

156 – SENAI-RJ

FIRJAN

SENAI

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