Motor de Corriente Continua

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Electricidad y MagnetismoProfesor Carlos HenríquezAlumno Cristian Aliaga F.Noviembre 9, 2015. Santiago

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Introducción

Un motor eléctrico es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía

mecánica por medio de la repulsión de un objeto metálico conductor, el cual se carga

eléctricamente y se sitúa frente a algún imán permanente. Son máquinas que

producen energía cinética rotatoria.

Algunos de los motores son reversibles para producir energía eléctrica a través de

movimiento cinético, son un ejemplo los generadores. Éstos son ocupados en nuestro

país en hidroeléctricas, termoeléctricas, concentración solar de potencia, etc.

Los motores y generadores son típicamente utilizados en el sector industrial y pueden

ser conectados tanto a una fuente de corriente continua (todo tipo de baterías), como

corriente alterna (red de suministro eléctrico). En los autos híbridos se utilizan ambos

tanto generadores como baterías.

Actualmente las mejores batería están creadas a partir de litio, mineral el cual según

proyecciones contiene el 40% de las reservas a nivel mundial. El uso de esta baterías

se ha estado masificando en el uso de baterías de celulares y últimamente en el auto

eléctrico diseñado por Tesla Motor el cual ocupa batería de Litio, en esta misma

empresa se está rompiendo el paradigma del almacenamiento de electricidad; por

que este año lanzaron las baterías de almacenamiento eléctrico a base de litio las

cuales serán usados en colectar energía generada por colectores solares, eólica, etc.

En este proyecto se creó un motor de corriente eléctrica continua a partir de baterías

regulares.

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Materiales

Los materiales son de productos desechados o ya sin ningún uso cotidiano tales

como:

- Imán de altavoz común de 4 ohm

- Base; piso flotante.

- 2 baterías de 9 volt para conectadas en serie para generar una fuente de poder

de 17 volt.

- Cables de cobre de 3,5mm.

- Soldadura para circuitos

- Huincha aisladora

- Cable de cobre de bobina proveniente e un transformador de 220 volts a 110

volts.

- Interruptor de fuente de poder antigua.

- Caja de zapatos para oculta cables

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Marco Teórico

Todo motor está creado a partir de la teoría del electromagnetismo que produce una

fuerza física que mueve algún objeto. A su vez según como se sitúe el imán junto a

otro puede rechazar o atraer a otro.

En los motores se ocupa electricidad para generar campos magnéticos que se

opongan entre si de tal modo que hagan esta parte rotatoria o giratoria comúnmente

llamado rotor.

El rotor se cablea para crear un campo magnético opuesto a la parte estática del

motor, éste se crea enrollando alambre de cobre, esta parte se denomina bobina.

El campo magnético de la parte fija es creada a partir de imanes permanente, para

repeler los polos opuesto de la parte giratoria.

Si al alinearse los polos de la parte fija con la parte rotatoria el motor se detendría y

para ello se debería invertir la polaridad del electroimán.

Tipos de motor

La clasificación de los motores depende de la fuente de electricidad que se utilice

La mayoría de los casos ocupan corriente alterna (AC) la que cambia de dirección del

flujo infinitas veces en un segundo.

Las áreas de polaridad del electroimán se invierten y alternan lo que mantienen

girando la bobina. Cualquier dispositivo conectado a la red eléctrica ocupa motores de

este tipo. Para lograr el proceso de inversión se ocupa un conmutador que alterna

dentro del electroimán la dirección de la corriente, y cambia la polaridad del campo

magnético.

Los motores de corriente continua DC, son primitivos y ocupan una fuente de

corriente proveniente de fuentes donde no exista corriente alternapág. 5

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Construcción de un motor eléctrico sencillo

1.- Construcción de la bobina (Rotor)

Para armar el motor comenzamos generando una bobina para lo cual utilizamos un

cilindro de cartón de papel higiénico , en el cilindro bobinamos el alambre haciendo

entre 25 vueltas del mismo, dejando unos 4 cm en cada extremo, como muestra la

figura.

Al finalizar una parte del cable se usa para amarrar la bobina para que no se suelte,

una vez hecho esto se deja aproximadamente un largo de 4 cms por lado en el mismo

eje para poder sujetarlo dentro de otra pieza. Las puntas fueron lijadas para poder

quitar el encerado y pueda hacer contacto con el otro cable de cobre.

Es importante que quede balanceado para que pueda rotar de forma uniforme.

El sustento de la bobina son dos cables de cobres los cuales son de 3,5mm estos

podrían ser de cualquier metal conductor, pero en este caso utilizamos de cobre para

asegurarnos de la transmisión de la energía.

Debajo de este soporte y bobina ubicamos un imán regular de parlante.

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Los cables del soporto los soldamos a una pieza de cable de cobre con cubierta

plástica más delgada para poder unir a dos baterías conectaras en serie de 9 volt

generando 17 volts reales de energía.

Y ésta a un switch para poder controlar el paso de energía.

Consideraciones

- Se usó un voltímetro para poder medir de forma exacta el voltaje entregado por

las dos baterías.

- Por ser de bajo poder el imán se debe dar un pequeño impulso al rotor para que

comience a girar.

- Al estar conectadas directamente la fuente de poder y no tener ninguna

capacidad o elemento para disipar calor, se calienta tanto las baterías como el

rotor.

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Como funciona un motor de corriente continua

Cuando un conductor por el que fluye una corriente continua es colocado bajo la

influencia de un campo magnético, se induce sobre él (el conductor) una fuerza que

es perpendicular tanto a las líneas de campo magnético como al sentido del flujo de la

corriente.

- Campo magnético en azul

- Corriente continua en rojo

- Dirección de la fuerza violeta

- Imanes norte a sur

-

Para que se entienda mejor, ver como se tiene que colocar este conductor con

respecto al eje de rotación del rotor para que exista movimiento.

Pero en el rotor de un motor cc no hay solamente un conductor sino muchos.

Si se incluye otro conductor exactamente al otro lado del rotor y con la corriente

fluyendo en el mismo sentido, el motor no girará pues las dos fuerzas ejercidas para

el giro del motor se cancelan.

Es por esta razón que las corrientes que circulan por conductores opuestos deben

tener sentidos de circulación opuestos. Si se hace lo anterior el motor girará por la

suma de la fuerza ejercida en los dos conductores.

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Para controlar el sentido del flujo de la corriente en los conductores se usa un

conmutador que realiza la inversión del sentido de la corriente cuando el conductor

pasa por la línea muerta del campo magnético.

La fuerza con la que el motor gira (el par motor) es proporcional a la corriente que

hay por los conductores. A mayor tensión, mayor corriente y mayor será su giro en el

motor.

.

Debido a que la velocidad de rotación controla el flujo de la corriente en la armadura,

deben usarse aparatos especiales para arrancar los motores de corriente continua.

Cuando la armadura está parada, ésta no tiene realmente resistencia, y si se aplica el

voltaje de funcionamiento normal, se producirá una gran corriente, que podría dañar

el conmutador y las bobinas de la armadura. El medio normal de prevenir estos daños

es el uso de una resistencia de encendido conectada en serie a la armadura, para

disminuir la corriente antes de que el motor consiga desarrollar el voltaje inducido

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adecuado. Cuando el motor acelera, la resistencia se reduce gradualmente, tanto de

forma manual como automática.

El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o

continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán

permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, cuando un conductor por el

que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor

sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la

corriente, siguiendo la regla de la mano izquierda, con módulo.

F= B * l* I

F= Fuerza (newtons)

I= intensidad que recorre el conductor (Amperios)

L= longitud del conductor (metros)

B=densidad del campo magnético o densidad de flujo.(teslas ).

Bibliografía

Serway Vol 2 Electromagnetismo

http://www.walter-fendt.de/ph14s/electricmotor_s.htm

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http://www.cienciaredcreativa.org/informes/motor.pdf

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