INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

PRÁCTICA 1MOTOR ELÉCTRICO DE CD TIPO A Y TIPO B

GRUPO: 2MM12

PROFESOR: Guillermo Puriel Gil

ALUMNOS: Meza López Christian ManuelSánchez García José Carlos

I. RESUMEN

El presente documento expone el funcionamiento de un motor de corriente directa y posteriormente describe la construcción de un motor por inducción magnética de imanes y un segundo caso en el que esta inducción se produce por electroimanes. En ambos casos se explican los pasos para construir tanto rotor como estator implementado.

II. INTRODUCCIÓN

III.I. FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DE CD

III.I.I. PARTES DE UN MOTOR DE CD.

El motor más básico de corriente directa consta de:

Dos imanes o electroimanes (estator). Una espira giratoria (rotor). Un anillo partido en dos (conmutador). Dos contactos (escobillas).

Tal como se muestra en las imágenes.

Figura 1. Sentido de Giro del Rotor. Figura 2. Líneas de Campo en el Estator.

III.I.II. DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE UN MOTOR DE CD.

Estator

Elemento capaz de producir un campo magnético en determinada región. Generalmente a través de imanes o electroimanes se establece un campo magnético que sale del polo norte de un imán y entra al polo sur de otro imán, tal y como se muestra en la figura.

Rotor

Espiras de alambre compactas, libres de girar únicamente sobre un eje.

Conmutador

Placas conductoras (generalmente cobre) en forma de “medio anillo” que giran junto al rotor.

Cada placa está conectada a una terminal del rotor.

Es importante mencionar que las placas no hacen, en ningún momento contacto directo entre ellas, sino que, están separadas por algún material aislante.

Escobillas

Dos piezas conductoras (escobillas) hacen contacto con el conmutador, cada escobilla con una placa, como se muestra en la figura. Es importante mencionar que las escobillas deben permitir que el rotor se deslice suavemente.

III.I.III DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR DE CD.

Notemos que nuestra espira de alambre está conformada por segmentos que son horizontales y verticales. Aplicando la regla de la mano derecha a las secciones horizontales de la espira de alambre, podremos darnos cuenta que la fuerza neta resultante actúa de manera coaxial al eje del rotor, por lo cual, dicha fuerza no tiene contribución al movimiento de rotación de la espira de alambre (rotor).

Inicialmente nuestro motor se halla como se muestra en la figura izquierda.

Al circular una corriente en un campo magnético, el alambre portador de corriente experimenta una fuerza dada por la regla de la mano derecha.

La figura derecha muestra la parte superior, en esta se muestra la fuerza que experimenta cada segmento de alambre vertical de la figura derecha.

Figura 3. Fuerzas Inducidas en el Motor.

Se observa que dichas fuerzas tienden a girar la espira en sentido anti horario.

En el instante en que las fuerzas sean colineales las escobillas pierden contacto con el colector, cesa la corriente en la espira y por tanto la fuerza sobre la espira, como lo muestra la siguiente figura.

Figura 4. Fuerzas Inducidas Colineales.

El hecho de que cese la corriente por un instante no significa que la espira se detenga instantáneamente. La espira realiza un pequeño desplazamiento antes de que de nuevo las escobillas estén de nuevo en contacto con el conmutador, pero ahora con la placa opuesta. El resultado es que la corriente a través de la espira se invierte y consecuentemente, las fuerzas sobre la espira también y se realice un medio giro en sentido anti horario como se muestra en la figura:

Figura 5. Fuerzas Inducidas en el Rotor.

Posteriormente las escobillas pierden contacto con el conmutador y el ciclo se repite.

III. OBJETIVO

La finalidad de la construcción de un motor de corriente continua es: conocer los elementos que conforman un motor, la función que realizan estos y la forma en que interactúan. De esta manera obtener una comprensión del funcionamiento de un motor de corriente continua.

IV. MATERIAL Y EQUIPO

Laminas rectangulares de acero al silicio número 75(de transformador)

Clip tamaño jumbo, tornillos con sus tuercas y rondanas, alambre magneto, calibre 25 y 22, dos imanes de barra, base de madera, lámina de cobre, Alambre de cobre, Caimanes, Pinzas de corte, Cautín, Taladro, Fuente de voltaje.

V. PROCEDIMIENTO

Laminas rectangulares de acero al silicio número 75(de transformador)

Clip tamaño jumbo, tornillos con sus tuercas y rondanas, alambre magneto, calibre 25 y 22, dos imanes de barra, base de madera, lámina de cobre, Alambre de cobre, Caimanes, Pinzas de corte, Cautín, Taladro, Fuente de voltaje.

Comenzamos con la descripción de los pasos para la construcción del rotor.

1. Unimos nuestro eje (una aguja larga) a nuestro clip tamaño jumbo.

Figura 6. Eje del Rotor2. Aislamos nuestro clip con masking tape (para evitar un corto).

Figura 7. Aislamiento del Eje Rotativo.3. Embobinamos nuestro rotor (con alambre de cobre numero 25 realizamos 100 vueltas de cada lado).

Figura 8. Embobinado del Rotor.4. Para realizar nuestro colector, pegamos (Resistol 5000) dos plaquitas de cobre alrededor de un palito de

madera, y lo colocamos en nuestro rotor.

Figura 9. Integración del Colector.5. Para realizar la base sobre la cual girara nuestro motor ocupamos un pedazo de madera y dos pedazos de

acrílico, los cuales juntamos por tornillos. Una vez armado esto, realizamos dos barrenos (donde gira el rotor) en un taladro vertical.

Figura 10. Base del Rotor.6. En el caso del motor tipo a El estator se realizó con dos imanes permanentes pegados sobre unos

rectángulos de madera (Resistol 5000) y estos a su vez están unidos a la base de madera con tornillos

Figura 11. Instalación de Imanes.Para el caso del motor tipo B:El estator se realizó embobinando un carrete con 300 espiras de alambre número 22, las bobinas están insertadas en un núcleo de hierro de transformador (Lamina tipo ‘El’ numero 75).

Figura 12. Bobina del Electroimán. Figura 13. Núcleo del Electroimán.

Figura 14. Electroimanes Instalados.

VI. CONCLUSIONES

Sánchez García José Carlos:

En esta práctica de motores tipo A y B realmente solo nos causó muchos problemas la construcción del rotor y su base, ya que realizamos varios motores anteriores pero, ocurría que, el rotor era muy pesado, usamos unos imanes muy fuertes y el rotor por ser de hierro se quedaba anclado, lo cual nos condujo a usar un clip, ya que este es liviano. Además usamos para el rotor un alambre calibre 25 el cual nos permitía más espiras. Pero la parte más delicada es que los barrenos sobre los que gira el rotor estén centrados, de lo contrario el rotor muy difícilmente girara.

Meza López Christian Manuel:

Es importante el conocimiento previo del funcionamiento de un motor, ya que esto nos permitió establecer y reconocer los errores que surgieron a la hora de conectar las bobinas y el rotor, ya que en diversos casos al conectar las bobinas a la alimentación éstas ejercían la misma polaridad hacia el rotor, y por lo tanto las líneas de campo no atravesaban la bobina sino que por el contrario se repelían. Conociendo el sentido del campo debido al sentido y dirección de la corriente que pasa por la bobina pudimos establecer las líneas de campo entre los electroimanes.