Un motor eléctrico

1. OBJETIVOS

Objetivo general

Estudiar el comportamiento de un motor DC pequeño cuando opera directamente y en reversa como generador o dinamo.

Objetivos específicos

Aplicar un voltaje constante y se medir la corriente como función de la frecuencia de rotación de su eje.

Encontrar el voltaje inducido en el rotor y la potencia desarrollada por el motor como función de su frecuencia de rotación.

Analizar el comportamiento del motor y como controla mediante un freno magnético.

2. RESUMEN TEÓRICO

Un motor eléctrico es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles: pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica, al funcionar como generadores. Si se los equipa con frenos regenerativos, los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas.

Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías, configuración que se llama híbrida. Así, se están empezando a utilizar vehículos híbridos a gasolina y electricidad, para aprovechar las ventajas de ambas.

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Es una máquina destinada a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura. Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (FEM). Los generadores eléctricos están basados en la ley de Faraday, que se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831. Dicha ley establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.

Un motor eléctrico realiza el trabajo inverso al del generador: transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases.

La ley de Faraday (establecida en 1831) establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde. En el caso de un inductor con N vueltas de alambre, la ley anterior se transforma en:

Donde εi es el voltaje inducido y dΦ dt es la rapidez con la cual cambia el flujo magnético Φ. La dirección voltaje inducido (el signo negativo en la formula) se debe a la ley de Lenz. El transformador, el motor y el dinamo son ejemplos de dispositivos cuyo principio de funcionamiento se basa en la ley de Faraday. Para el caso de un motor pequeño de corriente continua (motor DC, figura 1) este tiene dos componentes básicos a saber, el estator (o inductor) y el rotor (o inducido). El estator genera un campo magnético en el cual gira el rotor. Este campo magnético es generado por un magneto permanente. El rotor es una pieza giratoria formada por un núcleo magnético alrededor del cual va el devanado de alambre de cobre, y sobre el que actúa el campo

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