Lo que comercialmente se denomina dinamo de buje se describe más exactamente como magneto, o incluso más exactamente como máquina síncrona de imanes permanentes.
La tensión en bornes de un magneto está relacionada con el cambio en el flujo magnético ligado a través de la bobina por
$$v = -N\frac{d\phi}{dt}$$
El flujo que une la bobina magnética está formado por dos componentes. Un componente es el flujo inducido por el imán permanente que une la bobina. El otro componente es el flujo inducido por la corriente que circula por la bobina. Todo el flujo inducido por la corriente a través de la bobina también enlaza la bobina. Llamaremos al flujo enlazado inducido por el imán permanente \$m(t)\$ . El flujo inducido por la corriente \$i\$ es proporcional a \$i\$ así que llámalo \$ki\$ . Entonces,
$$\phi = m(t) + ki$$
Si la bobina está abierta y no circula corriente, la única componente de flujo procede del imán permanente. Cuanto más rápido gire el imán (o los imanes), mayor será la velocidad de cambio del flujo y mayor será la tensión en circuito abierto. Este vídeo muestra la tensión en circuito abierto generada por una dinamo de buje que aumenta linealmente hasta 100v (lo que corresponde a una velocidad de la bicicleta de unos 100km).
Las máquinas síncronas de automóviles (y bicicletas) suelen regularse con reguladores shunt. Un diodo Zener puede utilizarse como regulador shunt sencillo, pero debe tener una potencia nominal suficiente. Los reguladores shunt más complejos suelen utilizar transistores de potencia. Nos interesará especialmente saber cuánta potencia extra disipa un regulador shunt cuando se aumenta la velocidad de la magneto.
Si el voltaje a través de los terminales del magneto se mantiene a \$v_{max}\$ entonces la tasa de cambio de flujo viene dada por
$$\phi' = -\frac{v_{max}}{N}$$
Integrando, tenemos
$$\phi = -\frac{1}{N}v_{max}t + C$$
Así que tenemos
$$-\frac{1}{N}v_{max}t + C = m(t) + ki$$
Podemos visualizar este resultado realizando una simulación. Observamos que la forma de la onda de flujo inducida por el imán o imanes permanentes se escala en el eje temporal a medida que aumenta la velocidad del rotor, pero no cambia en el eje de amplitud. Esto es similar al efecto de aplicar una corriente alterna de amplitud eficaz constante al primario de un transformador. Así, nuestro modelo de simulación puede ser algo como esto:
![schematic]()
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Los siguientes diagramas muestran la tensión de salida en circuito abierto con el diodo Zener D3 ELIMINADO a una frecuencia de entrada de 10 Hz, 100 Hz y 1.000 Hz.
![10Hz No Zener]()
![100Hz No Zener]()
![1000Hz No Zener]()
Estos diagramas muestran que la tensión no regulada aumenta linealmente con la frecuencia, hasta una tensión muy alta de aproximadamente 300 V.
A continuación se muestra lo que ocurre cuando hay un regulador en derivación (en este caso un diodo Zener de 6V). Primero a 100 Hz.
![100Hz 6V Zener]()
![100Hz 6V Zener current]()
Observa que la tensión de salida se mantiene cerca de 6 V y la corriente oscila con un pico de unos 200 mA.
Ahora viene el resultado, quizá sorprendente, a 1000 Hz.
![1000Hz 6V Zener]()
![1000Hz 6V Zener current]()
Una vez más, la tensión es de unos 6 V y la corriente de pico es de unos 200 mA.
Por lo tanto, lo que vemos es esto.
- Cuando no hay regulador shunt presente, la tensión en bornes aumentará linealmente con la velocidad del rotor.
- La tensión de salida puede mantenerse constante utilizando un regulador shunt
- Cuando la tensión de salida se mantiene constante utilizando un regulador de tensión en derivación y la velocidad del rotor es suficiente, la corriente del magneto pasa a ser independiente de la velocidad del rotor (o al menos aproximadamente).
Por lo que han dicho otros aquí el regulador es un diodo Zener.
Podría ser, si el Zener tiene un valor nominal suficiente para manejar la corriente nominal máxima del magneto (dinamo de buje) a la tensión nominal. De lo contrario, el regulador puede ser un regulador de derivación que emplea un transistor de potencia.
Al utilizar el regulador, toda la energía que se genera cuando conduzco a más de 10 km/h se quema en el regulador. No es esta una manera muy derrochadora de tratar con el voltaje más alto.
Como se ha visto anteriormente, aunque la tensión no regulada aumenta con la velocidad, la tensión en bornes del magneto puede regularse con un regulador shunt. Cuando se regula con un regulador shunt, hay una potencia eléctrica máxima que se generará, independientemente de la velocidad del rotor. Parte de esa potencia puede ser disipada por una luz u otro dispositivo. El exceso de potencia (es decir, la potencia relativamente fija generada menos la potencia utilizada por los dispositivos) será disipada por el regulador shunt.
