Motor

[Julio Ws]

Re: Motor

5.10 Principios de los motores monofásicos. Los motores monofásicos de corriente alterna tiene una construcción idéntica al motor trifásico de inducción, sólo que tienen una gran limitación ya que sólo tienen una fase en el devanado del estator y por lo tanto el campo magnético en estos motores monofásicos no gira, sino únicamente oscila, haciéndose primero más grande y luego más pequeño, pero manteniéndose siempre en la misma dirección. Esta limitante hace que motor monofásico inducción no tenga par de arranque propio y si se hace girar el rotor en cualquier dirección mientras el devanado monofásico este excitado, el motor desarrollará un par en esa dirección. Existen dos teorías para explicar funcionamiento del motor de inducción monofásico, la teoría del doble campo rotatorio y la teoría del campo cruzado. Enseguida se analizará de manera general la teoría del doble campo rotatorio. De acuerdo con esta teoría, un campo magnético que varía en el tiempo pero que se encuentra estacionario en el espacio, se puede descomponer en dos campos magnéticos rotatorios de igual magnitud pero con direcciones de giro opuestas

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Si consideramos, la condición del rotor en reposo; sabemos que el campo magnético que produce motor pulsa hacia arriba y abajo con el tiempo, y en cualquier momento su magnitud está dada por t B Bmcos , donde Bm es la densidad de flujo máximo en el motor. Esencia de flujo puede descomponerse en dos componentes llamados B1 y B2 de tal forma que la magnitud de B1 es igual a la magnitud de B2. Luego B1 = B2 = 0.5B. Suponiendo que B1 gira en el sentido de las manecillas del reloj, el sentido de giro de B2 será opuesto tal como se observa en la figura 5.22. Por lo tanto se tienen dos campos rotatorios de igual magnitud y constantes elegirán de manera sincrónica pero en sentidos opuestos. Se induce así una fem en el circuito del rotor debido a cada campo rotatorio. La polaridad de esta fem inducida en el rotor se encontrará en oposición a la del otro. Por lo tanto las corrientes del rotor inducidas por estos campos rotatorios circularán en direcciones opuestas, es decir el par de arranque desarrollado en cada campo rotatorio es de igual magnitud [10]- [12]. Como las direcciones de par son opuestas el par neto resultante es igual a cero.

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En los motores trifasicos, el estator tiene 3 bobinados. Entonces el campo magnético sí qué es giratorio. No necesitan ni un impulso exterior ni un condensador para poder arrancar.

[arivasm]

Re: Motor

Al pensarlo como espiras estábamos haciendo un enfoque "incorrecto", ¿recuerdas?. De hecho, en cuanto intenté hincarle el diente a las corrientes de Foucault fracasé de mala manera!

En el tubo y el imán cayendo, las corrientes inducidas no se producen en un hilo, sino en un objeto aproximadamente bidimensional (si prescindimos del grosor del metal): son corrientes de Foucault.

Si dejásemos caer el imán por una especie de solenoide (con esto quiero decir una colección de espiras paralelas, pero no conectadas las unas con las otras) no serían corrientes de Foucault, sino de inducción "normalitas".

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Aprovecharé para añadir que si has entendido el motor de corriente alterna que te propuse, en realidad ése sería *uno* de los diversos tipos posibles de motores de corriente alterna, y no precisamente el más utilizado.

Los más usuales tienen dos tipos de bobinados: unos fijos (el conjunto se llama el estátor) que originan un campo magnético rotante (luego te indico cómo es esto posible) y uno móvil (el rotor). La rotación sucede por los mismos principios que vimos antes: la fuerza de Lorentz entre el campo magnético creado por el estátor y la corriente que se hace circular por el rotor.

El origen del campo magnético rotante se explica en este vídeo (interesa sobre todo el principio, pues después son cuestiones de diseño que mejoran la eficiencia): usar tres bobinados, con corrientes alternas desfasadas 120º

Aquí tienes más información (esta vez en castellano), pero ingenieril:

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En esta página también hay animaciones muy interesantes, sobre el funcionamiento de motores eléctricos, tanto de corriente continua como alterna:
http://www.animations.physics.unsw.e...ricmotors.html

[LauraLopez]

Re: Motor

en el caso del iman cayendo en un tubo hablabamos de qu esas corrientes eran de Foucault o no? sin embargo el iman lo pensabamos como espiras....porque en este caso si son de Foucault?

O sea no se si es algo muy importante o no pero me cuesta lograr distinguir cuando una corriente inducida sera de Foucault o no

[arivasm]

Re: Motor

Es asi no?

La duda que me queda es : esa fem inducida que genera una corriente inducida como dijimos tendera a frenar la espira no?

Correcto y correcto.

esta no logra frenarla porque es muy debil? de que depende lo grande que sea la misma? o sea supongo que lo que se quiere hacer es que la misma sea lo mas chica posible esto como se logra?

Sí la frena. Es más, la ley de Faraday nos asegura que cuanto más rápido gire la espira (y entonces más rápidamente cambie el flujo magnético que la atraviesa) mayor será la fem inducida.

Permíteme que te ponga un equivalente al hecho de que tenemos dos causas que la frenan (rozamiento, aproximadamente independiente de la velocidad de giro, y fcem, que aumenta con la velocidad) y una que la acelera (las fuerzas magnéticas): un cajón deslizándose, con rozamiento de fricción y también aerodinámico (también crece con la velocidad) y que es empujado.

Mientras la velocidad es pequeña, la fricción aerodinámica también lo es y el cajón se acelera. Pero a medida que gana velocidad el frenado aerodinámico aumenta hasta que ambas fuerzas de frenado equilibran la que empuja: se ha alcanzado la velocidad límite.

Con el motor sucede igual. Al aplicar la corriente partiendo del reposo atraviesa inicialmente una fase acelerada, hasta que alcanza la velocidad angular de trabajo (que tendrá una tercera causa de frenado: el mecanismo que esté impulsando el motor).

Es posible que mediante estrategias de diseño se pueda reducir el frenado debido a la cfem (entiendo que habrá que reducir la sección de las espiras, para que los flujos magnéticos sean menores), pero francamente no lo sé.

Si la definicion de corriente de Foucault es que es una corriente inducida.... algo me esta faltando entonces para completar la definicion de lo que es una corriente de Foucault

Todos los Gruyère son quesos. No todos los quesos son Gruyère. Para que un queso sea Gruyère debe cumplir ciertas características.

Todas las corrientes de Foucault son de inducción. No todas las corrientes de inducción son de Foucault. Para que una corriente de inducción sea de Foucault debe producirse en un conductor que *no* sea un hilo (es decir, en una lámina o en un bloque).

[LauraLopez]

Re: Motor

ahhhhh creo que ya entendi :

A ver la espira empieza a girar alcanza la posicion horizontal y en ese momento desaparece la corriente ( I = 0) pero la espira igual continua moviendose y si en ese momento hago que la corriente cambie su sentido cambiaran los sentidos de las fuerzas con lo cual la espira continuara girando y girando!!

MIentras ocurre todo esto se va generando una fem inducida que frena un poco la espira disminuyendo un poco su velocidad.

Es asi no?

La duda que me queda es : esa fem inducida que genera una corriente inducida como dijimos tendera a frenar la espira no? pero esta no logra frenarla porque es muy debil? de que depende lo grande que sea la misma? o sea supongo que lo que se quiere hacer es que la misma sea lo mas chica posible esto como se logra?

Por otro lado por mas que ya te lo pregunte sigo dudando en el porque esta corriente inducida no se la denomina corriente de Foucault. Si la definicion de corriente de Foucault es que es una corriente inducida.... algo me esta faltando entonces para completar la definicion de lo que es una corriente de Foucault porque por lo visto no alcanza con decir que es una corriente inducida por la variacion de un flujo magnetico sobre un conductor. Esto ultimo que digo es la definicion de fem inducida.....y NO la definicion de corriente de Foucault pareciera ser no? Entonces como es?

[arivasm]

Re: Motor

lo que ocurriria cuando la espira llega a su posicion horizontal es que la espira se queda en ese posicion....porque se va a mover?

Por el principio de inercia!!! (en este caso de la dinámica de rotación) Lo que has puesto equivale a esto: una partícula está sometida a una fuerza; al llegar a cierto punto dicha fuerza desaparece. ¿Quedará parada?, en absoluto!

con respecto a la fem inducida lo que hace en contrarestar el movomiento? o sea hace que gire mas despacio?

Cierto: recuerda la ley de Lenz, la fem inducida tiende a oponerse a la causa que la origina.

[LauraLopez]

Re: Motor

no me logro convencer....para mi lo que ocurriria cuando la espira llega a su posicion horizontal es que la espira se queda en ese posicion....ya sea que invierta o no el sentido de la corriente la espira se quedara asi, porque se va a mover? si las fuerzas son paralelas a la espira no pueden hacer que se mueva.....

Y con respecto a la fem inducida lo que hace en contrarestar el movomiento? o sea hace que gire mas despacio?

[arivasm]

Re: Motor

En la posición horizontal (si el campo es vertical, como en la animación) no hay corriente (si fuese un motor de corriente alterna, esa posición coincidirá con I=0). Si nos olvidamos del rozamiento y de la fcem(*) al ser nulo el momento de las fuerzas magnéticas, la espira mantendrá su velocidad angular.

(*)Ambas cosas simplemente frenarán la espira. De hecho, en todo el funcionamiento del motor las fuerzas magnéticas trabajan en contra de estas dos causas de frenado.

Fíjate que la corriente se hace nula un poco antes de la posición horizontal y se vuelve a aplicar con sentido opuesto justo un poco después, aplicando un momento (un par de fuerzas) que tiende a que la espira continúe girando en el mismo sentido.

Si no se invirtiese la corriente, el par de fuerzas actuaría frenando la espira, tratando de devolverla a la posición horizontal por la que acaba de pasar.

Te aconsejo que observes detenidamente las flechas que señalan el sentido de la corriente y las fuerzas. Bájale la velocidad de rotación de manera que puedas ver con detenimiento lo que te he dicho más arriba.

[LauraLopez]

Re: Motor

.....no me convence porque cuando esta en la poscion horiztonal porque mas q se invierta el sentido la espira no quedara en esa posicion? porque se moveria?

[arivasm]

Re: Motor

Porque al invertirla se invierte el sentido de las fuerzas magnéticas (las flechas negras), para que se mantenga el sentido de giro. Si no fuese así la espira de la animación simplemente oscilaría alrededor de su posición horizontal.

La fem inducida, que ciertamente existe, es un estorbo (porque genera una corriente, que se superpone a la aplicada, que tiende a frenar el motor): se suele hacer referencia a ella como fuerza contraelectromotriz.

[LauraLopez]

Re: Motor

Eso es lo que no entendo porque se invierte la corriente justo en ese lugar? para que se hace esto? e insisto que pasa con la fem inducida? no hace nada?

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Basicamente mi duda es porque una pregunta que hacen es como funciona un motor y no logro escribir la respuesta....lo unico que logre escribir en mi hoja es lo que te comente antes :

tengo una espira en un campo magnetico uniforme, sobre la espira hago circular una corriente alterna por medio de un generador. Entonces la espira experimentara un momento que tienen a girar la espira de forma tal que la espira quede con su plano perpendicular a la direccion del campo

Nose como continua la explicacion, se que sucede algo de que se invierte la corriente pero no comprendo porque se ahce esto y porque esto provoca que siga girando la bobina y no entiendo que pasa con la fem inducida

[arivasm]

Re: Motor

Si te fijas, en la animación que te puse el sentido de la corriente se invierte en la mitad del ciclo, gracias al sistema de escobillas (el contacto circular dividido en dos mitades). Si entiendes ese ejemplo comprenderás cómo opera una corriente alterna, pues es semejante. La única diferencia estará en que la propia corriente invierte su sentido, sin necesidad de las escobillas.

[LauraLopez]

Re: Motor

entonces como puedo explicar el funcionamiento de un motor? porque no logro entenderlo....solo llego hasta la parte que copie en el mensaje anterior

"tengo una espira en un campo magnetico uniforme, sobre la espira hago circular una corriente alterna por medio de un generador. Entonces la espira experimentara un momento que tienen a girar la espira de forma tal que la espira quede con su plano perpendicular a la direccion del campo"

luego nose como continua el razonamiento. Nose porque hay que cambiar el sentdo de la corriente y tampoco entiendo porque decis que no esta presente la ley de faraday, si tengo una espira rotando en un campo magnetico si o si voy a tener que tener una fem inducida, esta fem algo tiene que hacer....

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Ese link que me das dice que es de corriente continua y yo quiero entender el de corriente alterna,igualmente creo que esa pagina habla de corriente alterna porque de repente aparece la corriente con otro sentido

[arivasm]

Re: Motor

La ley de Faraday no explica el funcionamiento de un motor, sino la fuerza que ejerce el campo magnético sobre una corriente ($\dd \vec F=I\dd\vec l\times\vec B$). Aquí tienes una simulación de un motor de corriente continua: http://www.walter-fendt.de/ph14s/electricmotor_s.htm

[LauraLopez]

Hola queria saber si me podian ayudar a entender el funcionamiento de un motor con el concepto de la ley de faraday.

Ya comprendi como funciona un generador pero no logro entender como funciona el motor...

En el libro dice algo asi como que tengo una espira en un campo magnetico uniforme, sobre la espira hago circular una corriente alterna por medio de un generador. Entonces la espira experimentara un momento que tienen a girar la espira de forma tal que la espira quede con su plano perpendicular a la direccion del campo.

Hasta ahi entiendo.

Luego nose como funciona lo demas...porque me dice que en ese preciso momento tiene que darse que la corriente cambie de sentido para que la espira pueda seguir girando, esto no entienod porque debe ser asi....Ademas mientras gira la espira se que se va a inducir una fem, y tampoco veo que papel juega esta fem....

Gracias