Metodos de ingenieria

Introducción.

Todo el mundo está familiarizado con algún tipo de motor eléctrico, como por ejemplo: el pequeño motor de corriente continua de los juguetes que funcionan con baterías, el motor de corriente continua de arranque de los automóviles o el de corriente alterna de las maquinas lavadoras y secadoras de ropa. Los motores eléctricos se utilizan también para los ventiladores, los taladroseléctricos portátiles, las bombas y para muchos otros dispositivos conocidos.

Por ello, la gran importancia que tiene el que estudiemos los motores eléctricos, funcionamiento, aplicaciones, ventajas y las diferentes piezas que la componen, debido a que lo encontramos presente en muchos de los aspectos de nuestra vida.

Fundamentos de las Maquina Rotatorias.

Las Maquinas Rotatorias sebasan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. Es decir, dichos motores funcionan y giran debido a la interacción entre dos campos magnéticos.

Por ejemplo, si tomamos dosimanes y fijamos uno de ellos a una barra que le permita girar, luego hacemos girar al segundo imán alrededor del primero, el imán que actúa como rotor (imán móvil) resultara atraído a lo largo de la trayectoria debido a la fuerza magnética de atracción entre ambos imanes. Como resultado, el imán móvil girara en sincronismo con el imán que lo arrastra. La siguiente figura nos muestras enfuncionamiento básico.

Fig. 1-1. B

Principios del Electroimán Giratorio.
Vamos a ilustrarlo con el mismo ejemplo (Fig. 1-2 a). Ahora el imán A es un electroimán. Los extremos de la bobina se conectan a una fuente de alimentación de corriente continua, para hacer circular una corriente en la bobina y crear los polos magnéticos norte y sur.
Al igual que cuando se emplean dos imanes, si se hace rotarmanualmente el electroimán, el imán B también rotara. Sin embargo, si se invierte la polaridad de la fuente de alimentación de corriente continúa como lo ilustra la figura 1-2 b, los polos norte y sur del electroimán se intercambiaran y el imán B girara media vuelta. Por lo tanto, esta disposición permite rotar el imán B sin tener que hacer girar el electroimán.
Los polos magnéticos cambian depolaridad en forma sucesiva y en los instantes apropiados. De este modo, la rotación tiene lugar hacia la derecha debido al proceso de atracción y repulsión que se repita
Fig. 1-2 A-B

Principio del Generador.

El funcionamiento de los generadores y alternadores se basan en la ley de la inducción electromagnética de Faraday. Esta ley establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado esdirectamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie.

El voltaje inducido viene dado por la siguiente ecuación:

E = [pic]

Donde:

E= es el voltaje inducido, en voltios (v).

N= numero de espiras de alambre de la bobina.

ΔΦ= cambio de flujo en el interior de la bobina, en Webers (Wb).

Δt= intervalo en el cual el flujocambia, en segundos (s).

Ejemplo.

Fig. 1-5

Para los valores dados en este circuito.

E= [pic] = 100 x [pic] = 200 v

Por lo general, estas bobinas se llaman bobinas de estator, debido a que permanecen fijas. La interacción entre los campos magnéticos de las bobinas del estator y el imán móvil provocara una fuerza que se opone a la rotación de dicho imán. Este principio se emplea paracrear el par de frenado.

Trabajo par y potencia.

Se realiza un trabajo mecánico (W) cada vez que una fuerza (F) desplaza un objeto una distancia (d). El trabajo se define por medio de la siguiente ecuación:

W=F x d

Cuando la fuerza (F) se expresa en newton (N) y la distancia (d) en metros (m), el trabajo (W) viene dado en julios (J). Cuando la fuerza se expresa en libras de fuerzas...