Principio de Funcionamiento Principio de Funcionamiento de Motor Eléctricode Motor Eléctrico

Objetivos:Objetivos:Generales:Generales:

Lograr el 85% de comprensión por parte de Lograr el 85% de comprensión por parte de nuestros compañeros.nuestros compañeros.

Cumplir por lo menos en un 70% los objetivos Cumplir por lo menos en un 70% los objetivos específicos.específicos.

Específicos:Específicos:

Explicar en la manera posible el principio de Explicar en la manera posible el principio de funcionamiento del motor eléctrico.funcionamiento del motor eléctrico.

Explicar y retomar las leyes de Lenz, Faraday, Explicar y retomar las leyes de Lenz, Faraday, Maxwell y Ampere.Maxwell y Ampere.

MotorMotorLos motores eléctricos son máquinas eléctricas Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía eléctrica en rotatorias que transforman la energía eléctrica en energía mecánica.energía mecánica.

Los motores eléctricos satisfacen una amplia gama Los motores eléctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde arrancar, de necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga. Estos motores se fabrican en potencias una carga. Estos motores se fabrican en potencias que varían desde una pequeña fracción de caballo que varían desde una pequeña fracción de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables. variables.

Un motor eléctrico contiene un número Un motor eléctrico contiene un número mucho más pequeño de piezas mecánicas mucho más pequeño de piezas mecánicas que un motor de combustión interna o uno que un motor de combustión interna o uno de una máquina de vapor, por lo que es de una máquina de vapor, por lo que es menos propenso a los fallos.menos propenso a los fallos.

Los motores eléctricos son los más ágiles Los motores eléctricos son los más ágiles de todos en lo que respecta a variación de de todos en lo que respecta a variación de potencia y pueden pasar potencia y pueden pasar instantáneamente desde la posición de instantáneamente desde la posición de reposo a la de funcionamiento al máximo. reposo a la de funcionamiento al máximo.

Principio de funcionamientoPrincipio de funcionamiento

Los motores de corriente alterna y los de Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. líneas de acción del campo magnético.

El conductor tiende a funcionar como un El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. rotor del motor.

Partiendo del hecho de que cuando pasa Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado al exterior mediante un dispositivo llamado flecha. flecha.

Campo magnético que rota como suma de vectores magnéticos a partir de 3 bobinas de la fase.

Partes de un motor eléctricoPartes de un motor eléctrico

Ley de LenzLey de Lenz

"El sentido de la corriente inducida sería "El sentido de la corriente inducida sería tal que su flujo se opone a la causa que la tal que su flujo se opone a la causa que la produce." produce."

La polaridad de un voltaje inducido es tal, La polaridad de un voltaje inducido es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se opone siempre a las campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido variaciones del campo existente producido por la corriente original. por la corriente original.

FormulaFormulaEl flujo de un campo magnético uniforme a El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado por: través de un circuito plano viene dado por:

donde:donde:

Φ = Flujo magnético. La unidad en el SI es el Weber (Wb). Φ = Flujo magnético. La unidad en el SI es el Weber (Wb).

BB = Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T). = Inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T).

SS = Superficie del conductor. = Superficie del conductor.

α = Ángulo que forman el conductor y la dirección del campo. α = Ángulo que forman el conductor y la dirección del campo.

Ley de FaradayLey de Faraday

La ley de Faraday nos dice que la magnitud de La ley de Faraday nos dice que la magnitud de la fem inducida en un circuito es igual a la razón la fem inducida en un circuito es igual a la razón de cambio del flujo magnético a través del de cambio del flujo magnético a través del circuito.circuito.

Con todos los experimentos se llego a la Con todos los experimentos se llego a la conclusión que la fem se puede inducir, al igual conclusión que la fem se puede inducir, al igual que la corriente, mediante una simple bobina o que la corriente, mediante una simple bobina o un simple alambre dentro de un campo un simple alambre dentro de un campo magnético.magnético.

FormulaFormula

La ley de Faraday es:La ley de Faraday es:

Es decir, la fem es inducida en un circuito Es decir, la fem es inducida en un circuito cuando el flujo magnético a través de un cuando el flujo magnético a través de un circuito varía en el tiempo. En la formula circuito varía en el tiempo. En la formula denotamos como , como el flujo denotamos como , como el flujo magnético. El signo negativo representa la magnético. El signo negativo representa la oposición que existe en los campos oposición que existe en los campos inducidos por el flujo magnético y la fem. inducidos por el flujo magnético y la fem.

El DinamoEl Dinamo

Una Una dinamodinamo o o dínamodínamo es un generador es un generador eléctrico destinado a la transformación de eléctrico destinado a la transformación de electricidad en magnética mediante el electricidad en magnética mediante el fenómeno de la inducción fenómeno de la inducción electromagnética, generando una electromagnética, generando una corriente continua eléctrica .corriente continua eléctrica .

Funcionamiento del dinamoFuncionamiento del dinamoLa corriente generada es producida cuando el La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, electroimán fijo, inductor, atraviesa una bobina, inducido, colocada en su centro. La corriente inducido, colocada en su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es transformada en continua mediante la alterna, es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido, denominado colector, constituido por inducido, denominado colector, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aquí es unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos conducida al exterior mediante otros contactos fijos llamados escobillas que conectan por frotamiento llamados escobillas que conectan por frotamiento con las delgas del colector. con las delgas del colector.

Esquema de una DinamoEsquema de una Dinamo

El AlternadorEl Alternador

Un Un alternadoralternador es una máquina eléctrica, es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción corriente alterna mediante inducción electromagnética. electromagnética.

Características constructivasCaracterísticas constructivas

Un alternador consta de dos partes Un alternador consta de dos partes fundamentales, el fundamentales, el inductorinductor, que es el que , que es el que crea el campo magnético y el crea el campo magnético y el inducidoinducido que que es el conductor el cual es atravesado por es el conductor el cual es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo las líneas de fuerza de dicho campo magnético.magnético.

El InductorEl InductorEl rotor, que en estas máquinas coincide El rotor, que en estas máquinas coincide con el inductor, es el elemento giratorio con el inductor, es el elemento giratorio del alternador, que recibe la energía del alternador, que recibe la energía mecánica mediante el giro. En dicho mecánica mediante el giro. En dicho elemento se encuentran distribuidos un elemento se encuentran distribuidos un número de pares de polos fijos, bien número de pares de polos fijos, bien formados por imanes permanentes como formados por imanes permanentes como en la figura o bien por electroimanes en la figura o bien por electroimanes alimentados con corriente continua. alimentados con corriente continua.

En el caso de electroimanes la corriente En el caso de electroimanes la corriente continua puede proceder de: continua puede proceder de:

Una fuente externa de corriente continua, como Una fuente externa de corriente continua, como una batería. Técnica empleada en los primeros una batería. Técnica empleada en los primeros aparatos pero hoy totalmente desechada. aparatos pero hoy totalmente desechada.

Un generador de corriente continua conectada Un generador de corriente continua conectada al mismo eje de la máquina. Tecnología que al mismo eje de la máquina. Tecnología que tampoco se aplica en la actualidad. tampoco se aplica en la actualidad.

La propia corriente alterna generada por la La propia corriente alterna generada por la máquina, rectificada para obtener corriente máquina, rectificada para obtener corriente continua. Esta es la técnica habitualmente continua. Esta es la técnica habitualmente empleada, siendo denominados estos empleada, siendo denominados estos dispositivos como dispositivos como alternadores auto excitadosalternadores auto excitados. .

El InducidoEl Inducido

En el inducido se encuentran una serie de pares En el inducido se encuentran una serie de pares de polos distribuidos de modo alterno y, en este de polos distribuidos de modo alterno y, en este caso, formados por bobinado en torno a un caso, formados por bobinado en torno a un núcleo de material ferromagnético de núcleo de material ferromagnético de característica blanda, normalmente hierro dulce.característica blanda, normalmente hierro dulce.

La rotación del inductor hace que su campo La rotación del inductor hace que su campo magnético, formado por imanes fijos, se haga magnético, formado por imanes fijos, se haga variable en el tiempo, y el paso de este campo variable en el tiempo, y el paso de este campo variable por los polos del inducido genera en él variable por los polos del inducido genera en él una corriente alterna que se recoge en los una corriente alterna que se recoge en los terminales de la máquina.terminales de la máquina.