¡Descarga Transformación de energía mecánica en eléctrica con motor de corriente continua y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Elasticidad y Resistencia de materiales solo en Docsity!
GENERACION DE VOLTAJE EN CONTINUA MEDIANTE UN MOTOR ELECTRICO DE
CORRIENTE CONTINUA (CC)
1. INTRODUCCION
Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de sus componentes principales: el rotor (parte giratoria) y el estátor (parte estática). Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido). Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen, dando lugar a dos grandes grupos: los alternadores y las dinamos. Los alternadores generan electricidad en corriente alterna y las dinamos generan electricidad en corriente continua.
2. OBJETIVOS
2.1 Objetivo General
Comprender como se transforma la energía mecánica en energía eléctrica con argumentos documentados mediante la experimentación de un motor de juguete de corriente continua CC.
2.2 Objetivos Específicos
Identificar las partes principales de un motor de juguete de corriente continua CC. Realizar las pruebas de funcionamiento de un motor de juguete de corriente continua CC. Convertir un motor de corriente continua en un Dinamo para la generación de voltaje en continua.
3. MARCO TEORICO
3.1 Maquinas Eléctricas Llamamos máquinas eléctricas a los dispositivos capaces de transformar energía eléctrica en cualquier otra forma de energía. Las máquinas eléctricas se pueden dividir en: a. Las máquinas eléctricas rotativas Están compuestas de partes giratorias, como las dinamos, alternadores y motores. b. Máquinas eléctricas estáticas No disponen de partes móviles, como los transformadores. Las máquinas eléctricas rotativas son reversibles ya que pueden trabajar de dos maneras diferentes: Como motor eléctrico: Convierte la energía eléctrica en mecánica; Como generador eléctrico: Convierte la energía mecánica en eléctrica. 3.2 Generador eléctrico Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de los dos elementos principales que lo componen: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se denomina estátor. Cuando un generador eléctrico está en funcionamiento, una de las dos partes genera un flujo magnético (actúa como inductor) para que el otro lo transforme en electricidad (actúa como inducido). Los generadores eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, nos encontramos con dos grupos de máquinas eléctricas rotativas: los alternadores y las dinamos. Los alternadores generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el rotor y el inducido el estátor. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas, las cuales transforman la energía mecánica en energía eléctrica. Mientras que los dinamos generan electricidad en corriente continua. El elemento inductor es el estátor y el inducido el rotor.
Figura 1 Partes principales de un generador de energía eléctrica
Figura 2 Rotación de una espira dentro de un campo magnético
La cantidad de corriente inducida o fuerza electromotriz dependerá de la cantidad de flujo magnético (también llamado líneas) que la espira pueda cortar. Cuanto mayor sea el número, mayor variación de flujo genera y por lo tanto mayor fuerza electromotriz. Se observa los dos casos más extremos, cuando la espira está situada a 0º o 180º y no corta líneas, y cuando está a 90º y 270º y las corta todas en función del tiempo. Esta tensión tendrá una forma alterna, puesto que de 180º a 360º los polos estarán invertidos y el valor de la tensión será negativo. El principio de funcionamiento del alternador y de la dinamo se basa en que el alternador mantiene la corriente alterna mientras la dinamo convierte la corriente alterna en corriente continua. Figura 3 Corriente alterna producida por el Alternador
3.2 Dinamo El generador de corriente continua, también llamado dinamo, es una máquina eléctrica rotativa a la cual le suministramos energía mecánica y la transforma en energía eléctrica en corriente continua. En la actualidad se utilizan muy poco, ya que la producción y transporte de energía eléctrica es en forma de corriente alterna. Una de las características de las dinamos es que son máquinas reversibles: se pueden utilizar tanto como generador o como motor. Figura 4 Maquina Rotativa Dinamo
El motor es la principal aplicación industrial de la dinamo, ya que tiene facilidad a la hora de regular su velocidad de giro en el rotor. Las principales partes de esta máquina son: a. Estator El estátor es la parte fija exterior de la dinamo. Contiene el sistema inductor destinado a producir el campo magnético. Está formado por: Polos inductores Diseñados para repartir uniformemente el campo magnético. Distinguimos en ellos el núcleo y la expansión polar. El número de polos ha de ser par, en caso de máquinas grandes se han de utilizar polos auxiliares. Devanado inductor Son las bobinas de excitación de los polos principales, colocadas alrededor del núcleo.
c. Escobillas Son piezas de carbón-grafito o metálicas, que están en contacto con el colector. Hacen la conmutación de la corriente inducida y la transportan en forma de corriente continua hacia el exterior.
Figura 7 Escobillas de carbón-grafito o metálicas
d. Cojinetes Sirven de soporte y permiten el giro del eje de la máquina. Figura 8 Cojinete para el eje del rotor
e. Entrehierro El entrehierro es el espacio de aire comprendido entre el rotor y el estátor, imprescindible para evitar rozamientos entre la parte fija y la parte móvil. Su tamaño suele oscilar entre 1 y 3 milímetros. Figura 9
Entrehierro entre el estator y el rotor
3.2.1 La conmutación en las Dinamos La conmutación es la operación de transformación de una señal alterna a una señal continua, también se conoce como rectificación de señal. Las dinamos hacen esta conmutación porque tienen que suministrar corriente continua. Esta conmutación en las dinamos se realiza a través del colector de delgas. Los anillos del colector están cortados debido a que por fuera de la espira la corriente siempre tiene que ir en el mismo sentido. A la hora de realizar esta conmutación existen diferentes problemas. Cuando el generador funciona con una carga conectada en sus bornes, nos encontramos con una caída de tensión interna y una reacción en el inducido. El inducido creará un flujo magnético que se opone al generado por el imán. A este efecto se le da el nombre de fuerza contra electromotriz, que desplazará el plano neutro. Para solucionar este problema se pueden realizar diversas mejoras como: desplazar las escobillas, usar bobinas de compensación o polos de conmutación o auxiliares.
Un voltímetro.
Un acople en 3D para eje de motor de corriente continua CC. 07 Dos agarraderas en 3D para motor de corriente continua CC.
5. PROCEDIMIENTO
5.1 Partes de un Motor de Corriente Continua CC
a. Realizar una captura de imagen del motor de corriente continua CC para luego identificar sus partes principales, partes móviles y partes fijas.
5.2 Funcionamiento de un motor de corriente continua CC
a. Motor eléctrico de CC
Conectar los cables cocodrillos (rojo y negro) a la fuente de Voltaje. Posteriormente conectar los otros extremos a los terminales del motor eléctrico de CC.
b. Velocidad del eje del motor de CC
Realice las variaciones de voltaje de la Tabla 1 desde un valor de 0 voltios hasta un valor máximo de 8 voltios. Registre los valores de la velocidad del eje del motor CC.
Tabla 1
Voltaje Revolución por Minuto 1 1 voltio 2 2 voltios 3 3 voltios
4 4 voltios 5 5 voltios 6 6 voltios 7 7 voltios 8 8 voltios
5.3 Generación de corriente continua
a. Colocar el acople en el eje del motor de CC. b. Fijar en una base de madera el motor de CC. c. Acoplamiento de los motores de CC. d. Realice las variaciones de voltaje de la Tabla 2 desde un valor de 0 voltios hasta un valor máximo de 8 voltios. Registre los valores del voltaje generado en el motor de CC (motor CC como Dinamo) mediante el uso del multímetro en la magnitud voltaje de CC.
Tabla 2
Voltaje de alimentación Voltaje generado 1 1 voltio 2 2 voltios 3 3 voltios 4 4 voltios 5 5 voltios 6 6 voltios 7 7 voltios
Tabla 4 Partes móviles de un motor de CC
Partes móviles del motor de CC Imagen referencial 1
6.2 Funcionamiento de un motor de corriente continua CC
a. Realice la gráfica de la velocidad en Revoluciones por Minuto (RPM) en función del voltaje de entrada o alimentación con los datos obtenidos de la Tabla 1. b. ¿Como se logra invertir el sentido de giro del eje del motor de CC? c. ¿Cuál es el valor mínimo de voltaje de alimentación del motor de CC para que el eje del motor empiece a girar? d. En caso de que el voltaje de alimentación se sigue incrementado ¿Que sucede con el motor de CC? 6.3 Motor como Dinamo
a. Realice la gráfica del voltaje generado en el motor CC en cual funciona como un Dinamo en función del voltaje de entrada o alimentación con los datos obtenidos de la Tabla 2. b. Con respecto a la generación de voltaje en continua que tiene un Dinamo ¿Cuáles son las otras magnitudes o variables que determinan la generación de voltaje? c. ¿Cuál es la función principal de las delgas (que forman el colector) del motor de CC?
7. CONCLUSIONES
a. Realice las conclusiones con respecto a cada uno de los objetivos
