taller y solución del taller
1 .Identificar las
unidades para medir: carga eléctrica, voltios, corriente, resistencia,
capacitancia, velocidad angular, torque, potencia eléctrica.
Carga eléctrica: Es una propiedad intrínseca de algunas
partículas subatómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que
determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. La materia cargada
eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez,
generadora de ellos. La interacción entre carga y campo eléctrico origina una
de las cuatro interacciones fundamentales: la interacción electromagnética.
Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de
la capacidad de la partícula para intercambiar fotones.
Voltios: Es la unidad derivada del Sistema Internacional para
el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica. Recibe
su nombre en honor a Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica,
la primera batería química. El voltio se define como la diferencia de potencial
a lo largo de un conductor cuando una corriente de un amperio utiliza un vatio
de potencia.
Corriente: Es el flujo de carga por unidad de tiempo que
recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del
material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios
sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto
que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un
fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
Resistencia eléctrica: Resistencia eléctrica es toda oposición
que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado,
atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o
electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito
eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la
circulación de la corriente eléctrica.
Capacitancia: Es la propiedad que tienen los cuerpos para
mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la
cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El
dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador.
Velocidad angular: es una medida de la velocidad de rotación.
Se define como el ángulo girado por una unidad de tiempo y se designa mediante
la letra griega ω. Su unidad en el Sistema Internacional es el radián por
segundo (rad/s). Aunque se la define para el movimiento de rotación del sólido
rígido, también se la emplea en la cinemática de la partícula o punto material,
especialmente cuando esta se mueve sobre una trayectoria cerrada (circular,
elíptica, etc.).
Torque: Es la tendencia de una fuerza para girar un objeto
alrededor de un eje, fulcro o pivote. Al
igual que una fuerza es un empuje o un tirón, un par puede ser pensado como un
toque a un objeto. Matemáticamente, el par se define como el producto vectorial
de la distancia de brazo de palanca y la fuerza, que tiende a producir
rotación. En términos generales, el par es una medida de la fuerza de giro
sobre un objeto tal como un perno o un volante de inercia. Por ejemplo, empujar
o tirar del mango de una llave conectado a una tuerca o perno produce un par
(fuerza de giro) que afloja o aprieta la tuerca o el tornillo.
Potencia eléctrica: es la relación de paso de energía de un
flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o
absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema
Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede
transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los
dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como
calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido
(altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o
químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la
transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Por último, se puede
almacenar químicamente en baterías.
2. Describir los
instrumentos para medir las magnitudes anteriores.
Corriente eléctrica: El Voltímetro como la unidad de tensión,
el Ohmímetro como la unidad de resistencia y los Multimetros como unidades de
medición múltiples.
Voltios: Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir
la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Corriente: El instrumento usado para medir la intensidad de la
corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama
amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
Resistencia eléctrica: Ohmímetro es un instrumento para medir
la resistencia eléctrica.
Capacitancia: El capacímetro es un equipo de prueba electrónico
utilizado para medir la capacidad o capacitancia de los condensadores.
Dependiendo de la sofisticación del equipo, puede simplemente mostrar la
capacidad o también puede medir una serie de parámetros tales como las fugas,
la resistencia del dieléctrico o la componente inductiva.
Velocidad angular: El uso de giróscopos es muy común ya que
pueden calcular la velocidad de rotación de un móvil en relación a los ejes x,
y ó z.
Torque: El torque se mide en un dinamómetro que se encuentra en
talleres especializados.
Potencia eléctrica: La potencia se mide con el vatímetro.
Consiste en un instrumento que te mide la corriente y el voltaje y te hace la
relación entre ellas para que resulte la potencia total.
3. Describir varias clases de motores de corriente continua y su
funcionamiento. Adjuntar imágenes y videos de internet.
LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA PUEDEN SER DE TRES TIPOS:
SERIE
PARALELO
COMPOUND
MOTOR SERIE: es un tipo de motor eléctrico de corriente
continua en el cual el devanado de campo (campo magnético principal) se conecta
en serie con la armadura. Este devanado está hecho con un alambre grueso porque
tendrá que soportar la corriente total de la armadura.
Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a
la corriente de armadura (carga del motor). Cuando el motor tiene mucha carga,
el campo de serie produce un campo magnético mucho mayor, lo cual permite un
esfuerzo de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de giro varía
dependiendo del tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga completa).
Estos motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar
cargas pesadas rápidamente.
MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO: es un motor de corriente continua
cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el circuito
formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar. Al igual que en las
dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y
con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor
principal es muy grande.
MOTOR COMPOUND: es un motor de corriente continua cuya
excitación es originada por dos bobinados inductores independientes; uno
dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación con
el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor
auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope
del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el cual consiste de pocas
vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la
corriente de armadura.
El flujo del campo serie varia directamente a medida que la
corriente de armadura varía, y es directamente proporcional a la carga. El
campo serie se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo
principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y
se denominan como compound acumulativo.
Esto provee una característica de velocidad que no es tan
"dura" o plana como la del motor shunt, ni tan "suave" como
la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de
debilitamiento de campo; la debilitación del campo puede resultar en exceder la
máxima velocidad segura del motor sin carga. Los motores de corriente continua
compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta estable
de par constante para un rango de velocidades amplio.
LAS PARTES FUNDAMENTALES DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA SON:
ESTATOR: Es el que crea el campo magnético fijo, al que le
llamamos Excitación. En los motores pequeños se consigue con imanes
permanentes. Cada vez se construyen imanes más potentes, y como consecuencia
aparecen en el mercado motores de excitación permanente, mayores.
ROTOR: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo
crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar.
ESCOBILLAS: Normalmente son dos tacos de grafito que hacen
contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se
conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que
generan calor. Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su nombre
se debe a que los primeros motores llevaban en su lugar unos paquetes hechos
con alambres de cobre dispuestos de manera que al girar el rotor
"barrían", como pequeñas escobas, la superficie sobre la que tenían
que hacer contacto.
COLECTOR: Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se
llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector
consta a su vez de dos partes básicas:
DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que
tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los
conductores que conforman las bobinas del rotor.
MICAS: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas
entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y
mecánicamente robusta.
EXCITACIÓN
La forma de conectar las bobinas del estator es lo que se
define como tipo de excitación. Podemos distinguir entre:
INDEPENDIENTE: Los devanados del estator se conectan totalmente
por separado a una fuente de corriente continua, y el motor se comporta
exactamente igual que el de imanes permanentes. En las aplicaciones
industriales de los motores de C.C. es la configuración más extendida.
SERIE: Consiste en conectar el devanado del estator en serie
con el de la armadura. Se emplea cuando se precisa un gran par de arranque, y
precisamente se utiliza en los automóviles. Los motores con este tipo de
excitación se embalan en ausencia de carga mecánica. Los motores con esta
configuración funcionan también con corriente alterna.
PARALELO: Estator y rotor están conectados a la misma tensión,
lo que permite un perfecto control sobre la velocidad y el par.
COMPOUND: Del inglés, compuesto, significa que parte del
devanado de excitación se conecta en serie, y parte en paralelo. Las corrientes
de cada sección pueden ser aditivas o sustractivas respecto a la del rotor, lo
que da bastante juego, pero no es este el lugar para entrar en detalles al
respecto.
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IMÁGENES
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