Grandes inovações: o alternador
Uma das transformações mais recorrentes e aceites nos automóveis mais antigos, é a substituição do dínamo por um alternador. Não é por acaso, pois o impacto que esse detalhe tem na facilidade de utilização do modelo, é por vezes o que faz a diferença entre um exemplar ficar negligenciado num canto duma garagem ou ser usado frequentemente.
Embora o dínamo tenha representado um enorme avanço face às antigas e perigosas lâmpadas alimentadas por carbureto de cálcio e água, continuava a ser uma das causas mais frequentes de uma bateria descarregada. O principal problema era a complexidade mecânica, com um comutador, escovas de carvão e reguladores de tensão mecânicos, todos propensos a avarias. A maior limitação, no entanto, era a limitação de potência na iluminação - como qualquer piloto de ralis da época poderá confirmar.
Os pioneiros
A Chrysler foi o primeiro construtor a utilizar um alternador de 12 volts em 1960 no estranho, mas carismático Valiant. A solução começou rapidamente a ser adoptada por outros fabricantes, contudo, os primeiros alternadores ainda não eram suficientemente fiáveis para poderem representar uma melhoria inequívoca face ao dínamo.
Mas o verdadeiro salto de qualidade deu-se em 1963, quando o Mercedes-Benz 230SL se tornou no primeiro automóvel a usar o novo alternador Bosch com rectificação electrónica por díodos de silício. Esta mudança tecnológica veio resultar numa maior eficácia, fiabilidade e durabilidade do alternador.
Como funciona?
O que é que realmente gera electricidade tanto num dínamo como num alternador? A resposta é a indução. Quando um condutor, como um fio, é exposto a um campo magnético e esse campo magnético é removido (ou varia), é induzida uma corrente eléctrica no condutor.
Um dínamo consiste num induzido (armadura) que gira no interior de um electroíman. O induzido contém várias bobinas e, à medida que se desloca no campo magnético, é gerada uma corrente contínua. No induzido encontra-se um comutador de cobre, dividido em segmentos dispostos em círculo, com cada bobina ligada a um par de segmentos.
À medida que o induzido roda, escovas de carvão em contacto com o comutador ligam-se sucessivamente a cada par de segmentos, conduzindo a corrente até a um regulador que mantém a tensão constante, independentemente da velocidade de rotação do dínamo.
O alternador funciona de forma inversa. Três bobinas distintas estão montadas na carcaça, formando o estator (do termo “estacionário”). A parte rotativa do alternador chama-se rotor, no qual existem enrolamentos de cobre alimentados por corrente proveniente da bateria através de escovas e de dois anéis colectores (slip rings), transformando-o num electroíman em rotação. À medida que o rotor gira, o campo magnético também roda, e a corrente induzida nos enrolamentos do estator alterna de sentido — ou seja, trata-se de um gerador de corrente alternada.
Contudo, a corrente alternada (AC) não é adequada para um sistema eléctrico automóvel de 12 volts em corrente contínua (DC). Por isso, o conjunto de díodos actua como um “sentido único” eléctrico, permitindo que a corrente flua apenas numa direcção, rectificando assim a corrente de alternada para contínua, que é enviada para a bateria.
Porquê corrente contínua?
À medida que a velocidade do alternador aumenta, a tensão subiria rapidamente se não fosse controlada. Díodos adicionais e circuitos electrónicos tratam dessa regulação. À medida que o rotor acelera com o motor, o circuito regulador detecta o aumento de tensão e reduz a corrente fornecida aos enrolamentos do rotor, enfraquecendo o campo magnético e reduzindo a corrente de saída. É simultaneamente engenhoso e simples.
Além disso, como o estator possui três conjuntos de enrolamentos (um por cada fase do alternador), este pode continuar a funcionar mesmo que uma das fases falhe. No entanto, não vale a pena tentar pôr o motor a trabalhar por impulso (empurrão) se a bateria estiver completamente descarregada - o alternador necessita de uma alimentação inicial de 12 volts para funcionar.
Como se pode ver, apesar de por vezes ser encarado como um componente secundário e pouco valorizado, o alternador é, na realidade, uma das peças de engenharia mais elegantes presentes num automóvel. Os alternadores já existiam muito antes da década de 1960, especialmente em motociclos. No entanto, foi necessário um avanço tecnológico — como o desenvolvimento de rectificadores de silício (solução criada pela Motorola em 1961) - para que se tornassem uma solução viável e generalizada como substituto do dínamo nos automóveis.
Hoje são baratos de produzir, muito fiáveis e altamente eficientes. Basta tentar pôr um carro a trabalhar com acetileno para perceber rapidamente porquê.
