El motor elèctric

De Lledonerwiki
Dreceres ràpides: navegació, cerca

En aquesta pàgina treballarem la part teòrica del treball pràctic que realitzam a 3r d'ESO.

Contingut

Introducció

Què és un motor elèctric

Motor electric
Motor electric

És una màquina elèctrica que quan gira transforma energia elèctrica amb energia mecànica. Quan l'electricitat prové d'una bateria es conecta al motor, i amb això s'aconsegueix que l'eix comenci a girar. Hi ha motors que funcionen amb una font de corrent continu, com una bateria i n'hi ha uns altres que ho fan amb una font de corrent altern.

Hi ha dos principis de física relacionats entre si que expliquen l'operació dels motors:

El principi estableix que quan un circuit elèctric es mou en un camp magnètic o quan varia l'intensitat del camp magnètic, s'inicia un corrent elèctric en el circuit.

  • El segon, és l'invers al primer o sigui, el de la reacció electromagnètica al 1820. Observat pel físic francès André Marie Ampère fundador de la branca de la física que reconeixem com electrodinàmica.


Va ser inventat per Thomas Davenport Gira la bobina i després el motor.

Quan l'electricitat provinent d'una bateria o altra font d'energia es connecta a un motor, s'aconsegueix que l'eix comenci a girar. Hi ha motors que funcionen amb una font de corrent continu (CC), i hi ha uns altres que ho fan amb una font de corrent altern (CA). D'aquesta forma, quan es té un corrent elèctric que es transporta per un conductor, tal com un filferro de coure situat en un camp magnètic, aquest filferro experimentarà una força. Si el conductor s'atropella en una bobina amb moltes voltes en posicions precises i amb connexions elèctriques, la força creada farà que la bobina giri sobre el seu propi eix. Quan la bobina gira, fa girar a l'eix del motor.

Tipus de motors elèctrics

Motors de corrent continu

Motor electric.jpg
*Dinamo reversible a motor, pot ser: Sèrie, Paral·lel o Mixt compound, i és un rotor bobinat amb col·lector i recolleix energia de la pila.
  • Motor universal de C.C. (electrodomèstic de dos fils), és un rotor bobinat amb col·lector.
  • En el corrent continu en cada moment els electrons van amb la mateixa quantitat i en el mateix sentit. Que gira en si mateix el corrent continu.

Motors de corrent altern

  • Monofàsics:
    • D'espira en curt circuit, rotor gàbia d'esquirol (poca potència usats en petits ventiladors,tocadiscs...).
    • De fase partida, rotor gàbia d'esquirol amb bobinat auxiliar que pot variar en tres:
      • Amb condensador.
      • Amb interruptor centrífug.
      • Amb condensador i interruptor centrífug.
  • Trifàsics:Normalment amb rotor gàbia d'esquirol, amb excepció del motor trifàsic amb rotor bobinat amb anells.
  • Motor universal de C.A. electrodomèstic de dos fils [és un rotor bobinat ] amb col·lectori anar amb el cable a l"interruptor.

Elements que el formen

L'electroimant

Com s'endolla a la pila

És un dispositiu que produeix una força d'atracció mitjançant un camp magnètic creat per un corrent elèctric que está format per un nucli, ferro, en el que s'ha enrrevoltillat, en forma de bobina, un fil conductor recobert d'un material aïllant. Aquest dispositiu es comporta com un imant mentres es fa circular un corrent per la bobina, cessant el magnetisme al cessar la corrent.

Diferents electroimants

Els electroimants se solen construir en diverses formes, depenent de la aplicació. Per aprendre més didacticament en aquesta página o podeu mirar aquesta pagina

Electroimana5.jpg

Quant el conductor elèctric que es per on va el corrent elèctric que es pot observar una força damunt d'ell que es perpendicular a la corrent que circula.


Consisteix essencialment en una armadura o nucli de ferro enllaç hi ha d'hacer envoltada per una bobina o més.

Quan hem fa passar un corrent elèctric per la bobina es crea un camp magnètic en l’armadura. El funcionament és un dispositiu que es fonamenta per la llei de Ampere. Aquest enllaç parla de la inducció electromagnética

El rotor

El rotor és la part mòvil de les màquines elèctriques. En realidad és un tros de fusta que té un imant a cada costat. Cada imant està al réves per què no fagi electromagnatisme.La màquina elèctrica es transfoma en l'energia mecànica en elèctrica o al réves. Correspon a l'energia d'exitació mínima de les molècules d'una substància, en funció del moment lineal.

Es classifiquen en dos tipus:

  • Corrent continu: és un tipus de corrent elèctric on és costant.
  • Corrent altern: és de corrent elèctric en el voltatge varia entre els valors màxim i mínim.

Pot ser de dos tipus:

  • Abominat.
  • "Gàbia d'esquirol".

En qualsevol dels dos casos el camp magnètic giratori produït per les bobines inductores de l'estator genera un corrent elèctric induïdes en el rotor.


Rotor1.jpg
Rotore2.jpg
Rotore3.jpg

L'interruptor de Reed

Esquema d'un interruptor de reed

És un interruptor de canya que es maneja amb un camp magnètic. Fóu inventat per el laboratori de Bell l'any 1936 per Elwood. Això consisteix en un parell de contactes sobre canyes metàliques en un sobre hermètic i sellat amb vidre. El relleu de la canya és un interruptor fet dins d'un rotllo.

El principi del funcionament d'un detector reed és molt simple. Es tracta de dos contactes de elèctrics dins un petit tub de vidre buit. Quant aquests entren en un camp magnètic es tanquen habilitant un circuit elèctric.

(Quan s'han de vinclar els terminals per que el motor vagi bé s'ha d'anar amb esment que no s'espenyi, perque si no s'espenya el vidre pels costats i ja no servira s'haura de comprar-ne un altre)

Interruptorreed.jpg

S'ha de soldar a dos mil·límetres del rotor, ha d'estar paral·lel al rotor, perque es guanti més s'ha de posar una pasta a posta perque s'aferri bè i no es desferri al mínim moviment. Quant el tenim soldat em de mirar si va bé si el rotor no se mou em de moure l'interruptor i cercar el punt que el rotor agafi les máximes revolucions.

Conceptes teòrics

El corrent elèctric

Corrent.png

El corrent elèctric es una càrrega d'electricitat tant pot ser negativa( electró ) com positiva ( protó ).

Corrent electric.jpg

En un conductor pot generar el corrent d'una càrrega elèctrica, encara que no genera en els aïllants. Els dispositius elèctrics que empleen les característiques elèctriques s'anomenen dispositius elèctrics. El corrent elèctric té una fórmula que es descriu mitjançant aquesta fórmula:

Equació2.png

La intensitat de la electricitat del corrent d'un conductor s'anomena càrrega elèctrica.

El flux de càrrega elèctrica pot generar-se en un conductor però no existeixen en els aïllants. Alguns dispositius elèctrics que empren aquestes característiques elèctriques en els materials es denominen dispositius electrònics.

La intensitat de corrent (I) en una secció determinada d'un conductor es defineix com la càrrega elèctrica (Q) que l'atravessa per una unitat de temps. La seva formula es: Equació1.png

Els conductors

Els conductors o materials amb conductivitat electrica són els materials capaços de deixar traspassar i de conduir l'electricitat a través seu.

Conductors

Un conductor elèctric és un element que posat amb un cos carregat d'electricitat ens permet desplassar un corrent a través de tota la seva superfície. Si no permet el pas de la corrent es diu aïllant.

La resistència marca el punt de conducció, com més resistència té el material i més mal conductor és. Pel transport d'energía l'element més utilitzat és el coure, en forma de cables com mostra la imatge. Per protecció es recobreix d'un aïllant elèctric.

També hi ha materials semiconductors. La principal característica dels semiconductors és que no són: ni bons conductors, ni bons aïllants o sigui no són ni una cosa ni l'altre, com per exemple el plàstic.

Els principals semiconductros són el Silici (si) i el germani (ge) entre els simples, i l'arseni de gali (AsGa) entre els composts. Sí els semiconductors s’utilitzen amb impureses afegides s'anomenen semiconductors extrínsecs.

Generalment és un element metàlic capaç de conduir l'electricitat quant és només a una diferència potencial elèctrica. Perque allò s'afectuï eficaçment, se requereix que tengui una baixa resistència per evitar pèrdues desmesurades per un Efecte Joule i una caiguda de tensió

cables conductors

Electromagnetisme

L'electromagnetisme va ser descobert l'any 1821 pel físic danès Hans Crhistian Orsted. És la part de la física que s'encarrega d'estudiar els camps electromagnètics i els efectes sobre les partícules amb càrrega elèctrica.

Electromagnetisme.png

La teoria de l'electromagnetisme va ser desenvolupada per diferents físics en el segle XIX.James Clerk Maxwell va unificar els treballs anteriors i va descobrir l'electromagnètica de la llum. L'ectromagnetisme descriu el comportament de els camps electromagnètics amb les equacions de Maxwell. La força dels camps electromagnètics exerceixen sobre les partícules carregades es descriu a la llei de Lorentz.

Electroiman5.jpg

Un camp magètic es produeix en la presència de una carrega elèctrica, i crean una força amb una equació, segons la equació la "Q" es la carrega elèctrica mesurada en coulombs i el camp magnètic mesurat en "newtons"


El descobriment de la mecànica quàntica obligà a formular una teoria quàntica de l'electromagnetisme. Aquesta teoria, completada la dècada del 1940, s'anomena electrodinàmica quàntica.


Electro.jpg

A la pràctica

Passes essencials per al motor elèctric

Elaboració de l'electroimant

Per fer un electroimant necessitam els següents materials:

  • 1 una barra de ferro (no molt gruixuda) de més o menys 7 cm.
  • 1 fil de coure esmaltat de 5 metres de llargària.
  • Un poc de cinta adhesiva.
  • Un tros de paper de vidre.
  • Un tros de fusta.
  • Una serra.
  • Un parell de perns.
  • Un vidre.
  • Un soport per piles.

Instruccions per construir l'electroimant:

P2010024.jpg
Coure.jpg
construcció de l'electroiman
  • En primer lloc agafam la cinta adhesiva i envoltam tot el pern, menys la punta per poder-lo enganxar al soport de fusta. Després agafam el pern o barra de ferro i començam a enrotllar el fil de coure esmaltat deixant al principi i al final un tros de fil d'uns 5 cm sense enrotllar i tallam 5 cm més per poder soldar-lo al soport de la pila. Aquest punt és molt important que no s'embulli el fil de coure i cada vegada que donem una volta amb el fil ha d'estar el més junt possible, i així seguim enrrotllant el fil fins que s'acabi i només quedin 5 cm.
  • En segon lloc fregam els caps del fil de coure amb un tros de paper de vidre, fins que ens faci contacte amb la pila.
  • En tercer lloc aquest imant està fet per dur una pila de 1,5 V,(si posam una quantitat més de energia podem cremar el fil de coure). Si enganxam un fil a cada cap de la pila (tocaria) anar bé!! És a dir que hauria de venir sa gelera cap a nosaltres. Esperem que vagi bé amb el motor.

Construcció dels soports

Per elaborar els soports tallam un troç de fusta de 20 x 20 x 100mm i ens queda 20 x 20 x 55 mm que serà el soport de l'electroimant, desprès li feim un forat per introduïr el pern que anirà conectat a la pila.

Soport m..jpg

Tallam el plàstic en forma d'arc a la banda superior i l'arrodonim llimant-la, després feim tres forats; dos a la part inferior més grossos que els hem d'embotir perquè no surtin els perns i quedin ben clavats i un a la part superior que es més petit per poder aguantar el rotor, no hem de clavar el pern del tot perquè el rotor pugui rodar.

Fixa'm els soports del rotor abans d'engremponar-los, posam dos perns un a la dreta i l'altre a l'esquerra. Aferram el soport de la bobina.

Per a que tot s'aguanti hi ha una base de fusta que fa uns 10 x 60 x 160mm i el tallam. La peça que queda fa uns 10 x 60 x 120mm. Després clavam els soports del rotor a la base.

Motor nostre.jpg

Construció i elaboració del rotor

Per elaborar el rotor em de posar els imants al centre de la fusta i posar-los amb els pols oposats, és a dir, que no s'han d'atreure, s'han de repelir. S'han d'engaxar amb cola a la peça de fusta, un imant a cada banda i s'ha de fer a poc a poc, després ho enganxam amb un pern a dos vidres que serveixen de suport que a la vegada estaran fixats a la fusta que en fa de suport per a tot el motor. D'aquesta manera construïm el rotor.

Roto nostre.jpg

Peces per elaborar el rotor:


Soport de bobina del rotor de (20 x 20 x 100mm)

2 Femelles (m4)

2 Dinerets

1 Pern (m4 x 70mm)

4 Grampons d'estrella (3 x 10mm)

1 Fil de coure esmaltat (5000mm)

Eines per construir el rotor

1 Serra

2 Cola blanca

3 Berbiqui

4 Destornillador

Col·locació de l'interruptor de Reed

L'interruptor de reed és una de les peces principals del nostre motor si aquest no està ben colocat, el motor no funcionarà. Em de clavar dos claus petits a devant d'un del imants,devers a mig centímetre de l'imant, després agafam l'interruptor de reed i movem els fils de coure de manera que el reed estigui recte, si no ho feim amb esment es romprà. Agafam els fils de coure que surten de l'interior de l'interruptor i els juntam als dos claus amb ajuda d'un soldador.

S'ha de col·locar a un costat de l'imant i, perfectament enfront de l'imant si està molt més avall tampoc funcionarà. El rotor no ha de tocar l'interruptor de reed. Segons com el col·loquis funcionarà d'una manera o una altre.

Funcionament i posada en marxa

Un cop montats tots els elements amb molta cura de que no es rompi res s'hi ha de posar la pila i el rotor comença a girar tot sol.

Si no funciona el més probable és:

1.-Que l'interruptor de reed no estigui ben col·locat, s'ha d'anar moguet fins que funcioni.

2.-Que les puntes del fil conductor no estiguin ben llimades, o no estiguin ben soldades.

Observacions importants

  • Quan començam a enrotllar el fil de coure al ferro, hem d'anar ALERTA amb els embulls. Perque si s'embulla el fil ja no podrem tornar a desembullar-lo.
  • Hem de llimar totes les puntes dels fils de coure.
  • Desprès conectar el fil de coure amb la pila, i heu d'anar alerta a no desferrar el soport de la pila.
  • Anau alerta a no cremar-vos quan soldeu el fil de coure.
  • Alerta a no fer el forat del "plàstic" molt gros, per què si no els claus sortiran.
Eines de l'usuari