Pratica 1 - operación electromagnética en corriente directa PDF

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operación electromagnética en corriente directa...

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Antecedentes teóricos Una dinamo o dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación de flujo magnético en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua. Está basado en la ley de Faraday, esta ley nos dice que la variación de un conductor que corta perpendicularmente un campo magnético se induce una fuerza electromotriz (FEM) en los extremos del conductor.

Figura 3. Principio de generación Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en la armadura se mueve en una dirección durante la mitad de cada revolución, y en la otra dirección durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contra del conmutador, que al girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invertía su dirección dentro de la bobina de la armadura. Así se producía un flujo de corriente de una dirección en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. Punto Cero: El movimiento de los dos conductores no corta el campo magnético es decir el flujo es paralelo al movimiento de los conductores por lo que la inducción es totalmente nula dándose una fuerza electromotriz igual a 0 (FEM=0V).

Figura 4. Primer instante

? Punto Uno: Es el momento en el que el conductor a corta en su totalidad al campo magnético, dándose una inducción máxima por lo que la fuerza electromotriz generada es la más alta Entrando por el conductor A y sale por el conductor B.

Figura 5. Segundo instante ? Punto Dos: Se retorna nuevamente al punto en el que los conductores no cortan el flujo magnético por lo que la FEM es nula, por lo tanto, el voltaje en bornes es igual a 0V.

Figura 6. Tercer instante ? Punto Tres: Se induce una fuerza electromotriz que sale ahora por el conductor A, pero de igual manera es una FEM máxima inducida.

Figura 7. Cuarto instante ? Punto Cuatro: Se vuelve donde la inducción es mencionado en el cumpliéndose el se cumplieron los ciclo.

a la posición inicial 0, en nula debido a lo punto cero, primer ciclo, es decir 360° eléctricos de un

Desarrollo Se conectó el equipo como se muestra en la figura 1.1.

Después se soltó la balanza del resorte ajustando las tuercas en la parte superior del adiestrador del solenoide y se presionó la armadura de dicho solenoide a la posición cerrada con el travesaño. Se colocó el travesaño a una posición 1/8” ajustando las tuercas en los tonillos y se incrementó la tensión de la balanza de resorte usando la tuerca de ajuste para fijarlo a la armadura del solenoide contra el travesaño. Se amplió el voltaje hasta que el electroimán superara la fuerza del resorte y el entrehierro de 1/8”, atrajera el metal hacia el electroimán, para posteriormente tomar mediciones de voltaje corriente, entrehierro y fuerza del resorte.

Posteriormente se realizó el mismo procedimiento, pero cambiando el entrehierro a ¼”, ½”, ¾” y por ultimo a 1 pulgada.

Análisis de resultados Se realizó la práctica haciendo uso del electroimán una vez que todas las conexiones fueran verificadas por el maestro y se calibrara la balanza colocándola en estado de equilibrio para luego ajustarlo a la separación deseada entre la armadura del solenoide y la barra cruzada, se pasó a aplicar voltaje en este de poco a poco para encontrar el punto en el que los entrehierros quedaban totalmente juntos, tanto para la separación más pequeña hasta los valores que se mencionan en el desarrollo de la práctica obteniendo los siguientes resultados:

VDC

IDC

Entrehierro

18.44 V 22.44 V 33.07 V 51.33 V

.7 A 1/8” .9 A 1/4” 1.2 A 1/2” 1.81 A 3/4” Tabla.1 Primera Medición

Fuerza resorte 500gr 900gr 1600gr 2500gr

del

Como pudimos observar entre mayor es la separación entrehierros mayor es la fuerza necesaria para que los entrehierros se junten, es necesaria la aplicación de mayor voltaje, por consiguiente mayor corriente, como podemos ver el ultimo resultado mostrado es el de ¾”, siendo este con una corriente de 1.81 A, muy cercana a los 2 A, dicha cantidad era el límite de corriente a aplicar, al sobrepasar este la bobina se pude haber quemado, por lo cual al separar el entrehierro a una de distancia de 1” este no alcanzo a cerrarse al aplicarse 2 A, necesitando de más corriente, por lo cual el experimento con el resorte en equilibrio termina ahí.

Aquí se realizó el mismo experimento solo que se aplicó una fuerza hacia arriba de 500gr, arrojando los siguientes resultados:

VDC

IDC

Entrehierro

25.1 V 40.62 V

1A 1/8” 1.79 A 1/4” Tabla.2 Segunda medición

Jalón solenoide 900gr 1300gr

del

Como se observa en la tabla de resultados al aplicar fuerza en contra, la bobina necesita mayor flujo de corriente para conseguir la fuerza necesaria para juntar los entrehierros, en este caso solo logramos que pegaran los entrehierros en las distancias de 1/8” y 1/4" sin que la corriente superara los 2 A, donde nos queda de aprendizaje que entre mayor es la distancia y fuerza entre estos, mayor es el flujo de corriente que necesitamos.

Conclusiones Mayorga Figueroa Roberto Armando En esta práctica aprendí más conceptos, como lo es el electroimán que simplemente es un imán, pero el campo magnético generado es ocasionado u originado por una corriente eléctrica que

circula por muchos alambres o solo uno en forma de espira por ejemplo una bobina, como lo visto en teoría y en los antecedentes de la práctica puedo decir que la fuerza del electroimán depende de 2 cosas, una es el área de polos de él y la densidad de flujo. Al igual que el entrehierro, que es la región situada en el aire entre los dos polos magnéticos de un imán o de un electroimán, y este se comporta como una reluctancia es decir como una resistencia o una oposición al campo magnético cuando es influenciado por un campo magnético, gracias a esto comprendí el propósito general de la práctica, es decir que entre mayor sea el entrehierro habrá mayor reluctancia, por ende se necesitará más energía para establecer un flujo magnético a través del mismo material. Por esta razón puedo decir que comprobamos de una forma correcta la práctica y los resultados fueron de acuerdo a la teoría, es decir al ampliar la distancia del entrehierro de un requerimos más voltaje y más corriente cuyos datos fueron obtenidos con el amperímetro y el multímetro digital. Victor Fernando Constantino Haro En esta práctica se tuvo complicaciones al momento de conectar el circuito ya que la línea negativa no estaba conectada dando como contratiempo que el electroimán no encendiera. A su vez se tardó en determinar la abertura del equipo ya que la balanza no se encontraba calibrada, esto se debió a que el equipo utilizado tiene un tiempo considerable de uso haciendo que el resorte perdiera su resistencia siendo necesaria su calibración para determinar un nuevo punto de inicio en la balanza. Se pudo concluir una vez hechas las pruebas que la bobina cerraría una vez que haya alcanzado un campo electromagnético lo suficiente mente fuerte para poder jalar la barra también se pudo observar que la bobina tenía un límite de amperios lo cual causa que la bobina se sobrecalentara esto debido a las capacidades de los materiales con los cuales se construyó la bobina. Christian Alejandro Gutiérrez Corral Se comprendió y analizo el funcionamiento del electroimán de corriente directa, mediante la aplicación de diferentes distancias entre dos entrehierros el cual reaccionaba juntándose por el campo magnético aplicado por medio de la bobina que se encontraba en el solenoide, dichos valores de corriente y voltaje iban aumentándose para encontrar el punto en el que el campo magnético alcanzaba la fuerza necesaria para que se pegaran las dos placas metálicas, haciendo esto sin que el flujo de corriente fuese mayor a 2 A ya que la bobina no soportaba más, se pudo notar que al estar durante el experimento esta llegaba a calentarse, pero siempre se estuvo pendiente de la corriente, en algunos casos, ya sea por la distancia o la fuerza aplicada en el resorte estas no llegaron a juntarse por lo cual se entiende que para esto se requería un campo más fuerte para el cual la bobina utilizada no era capaz de soportar.

Practica 1 OPERACION ELECTROMAGNETICA EN CORRIENTE DIRECTA

Roberto Armando Mayorga Figueroa

165470

Christian Alejandro Gutiérrez Corral

165294

Victor Fernando Constantino Haro

165039

Lab. Maquinas Electricas

10-09-2019

Cd, Obregón Sonora....