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TRABAJO FINAL DE CÁLCULO APLICADO A LA FISICA 2

MOTOR DE INDUCCION ELECTROMAGNETICO APLICADO PARA UNA COCINA

Universidad Tecnológica del Perú

INTEGRANTES

Cortez Astoquilca Brian……………………U18212966 Mescco Rios Álvaro……………………….U18214164 Dolores Villa Alexander Jordan.……..……U20206071 Romero Manrique Edwin.…………………U19206062 Rodriguez Ramos Sandra.…………………U20101863

DOCENTE: FALCON TOLENTINO, Eder

1. RESUMEN

El presente proyecto de investigación tiene como principal objetivo, demostrar de manera física, como el campo magnético variable en el tiempo mediante la inducción magnética, hace girar el rotor de un motor de inducción mediante la conversión de energía eléctrica a energía mecánica, para ello analizaremos las diferentes leyes y fenómenos que rigen en este motor, como lo es, la Ley de inducción de Faraday,Ley de campo magnético, Ley de flujo magnético, Ley de Ampere. Concluimos que al inducir una corriente alterna en la bobina del estator crea un campo magnético giratorio en el tiempo que una f.e.m. al rotor , generando una fuerza de repulsión debido a la bipolaridad.

Dato de lo que vamos a hacer: Las cocinas de inducción permiten el calentamiento de los alimentos en el interior de un recipiente metálico gracias al principio de la inducción electromagnética. Se hace circular corriente eléctrica de alta frecuencia por unas bobinas eléctricas colocadas debajo de la placa de la cocina, lo que produce un campo magnético que induce a su vez una corriente eléctrica en el recipiente metálico que contiene la comida. La base de las cazuelas, sartenes y ollas para este tipo de cocinas debe ser de material ferromagnético, para que la corriente eléctrica se transforme en calor en el metal de los recipientes. Palabras claves: Ley de Faraday, Inducción magnética, Fuerza electromotriz (FEM), motor de inducción electromagnético, rotor y estator.

2. INTRODUCCION Demostración de un motor de inducción electromagnético donde se usarán las leyes de la física para constatar de como el campo eléctrico cambiable durante el tiempo, el cual hace girar su rotor del motor de inducción electromagnético por medio de la conversión de energía eléctrica a energía mecánica. Objetivos:  Verificar de manera experimental las leyes físicas electromagnéticas.  Probar como funciona un circuito RCL en el motor monofásico y su finalidad.  Evidenciar la gran utilidad y ayuda que brinda esta energía electromagnética en las empresas industrializadas.  Exponer como es que se crea un campo magnético giratorio dentro del tiempo por medio de la inducción electromagnética. Alcances:  El presente estudio se comprobará el funcionamiento de un motor de inducción electromagnética que está vinculado la ley de Faraday y los principios de inducción magnética.  Análisis del fenómeno de inducción dentro de un campo magnético variable y cambiable en el tiempo. Limitaciones:  Este proyecto se limitará a proponer espacios que se consideren necesarios en el que la energía eléctrica pueda generar energía mecánica.  Se definirán, describirán y mostrarán los principios de inducción magnética de la ley de Faraday.

3. FUNDAMENTO TEORICO Para el funcionamiento de una gran numero de dispositivos el motor eléctrico es de vital importancia, usándose para las aplicaciones residenciales e industriales donde se utiliza la electricidad. En el área de motores eléctricos el de inducción es de los más utilizados ya que no requiere el uso de escobillas que lo hace factible para el área de mantenimiento y prevención. Para llevar a cabo el funcionamiento del motor de inducción magnético se utiliza la ley de Faraday en su gran mayoría, aunque también intervienen otras ecuaciones:

Tales principios se apreciaron y estudiaron inicialmente por Michael Faraday, por medio de los procesos experimentales pudo observar que las líneas de campo magnético producidas de los imanes tenían la propiedad de transportar energía en forma de energía magnética y que esta energía podía ser transferida a un circuito eléctrico sin necesidad de una conexión física directa. Esto quiere decir que los efectos a distancia, los campos magnéticos se pueden producir también por corrientes eléctricas. Por lo tanto, podemos utilizar corrientes circulares en una bobina como fuente de campo magnético. Para que el fenómeno de inducción surja es necesario que el campo magnético sea variable con el tiempo. La geometría de los conductores con corriente determina la forma y la magnitud del campo magnético resultante. Luego los descubrimientos de Michael Faraday, el fisicomatemático escocés James Clerk Maxwell mostro interés por el trabajo de Faraday y demostró matemáticamente las relaciones existentes entre el campo magnético y las corrientes inducidas de misma forma encontró las relaciones entre corriente eléctrica y el campo magnético que produce. Las cuatro leyes de Maxwell resumen las interrelaciones entre electricidad y magnetismo. El motor de inducción magnético es una máquina que utiliza la ley de inducción de Faraday, para lograr producir un movimiento que, a través de la producción de un torque, aplicando la inducción electromagnética. Sobre el rotor, que es una masa solida conductora, que inducen corrientes a producir campos magnéticos que reaccionan con el campo magnético principal que las induce y como

consecuencia de esta reacción, produce torque y movimiento rotativo si el torque es suficiente para arrastrar la carga. En el magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte y sur, que sol las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Por convención, las líneas de inducción son líneas orientadas que van del polo norte magnético al polo sur magnético. En la figura 2 se aprecia la repulsión y atracción de las fuerzas magnéticas.

INDUCCION MAGNETICA: Cuando empujamos un imán por adentro de una bobina solenoide formado por un círculo de alambre de cobre con núcleo de aire, el campo magnético del imán incita en los círculos del alambre la aparición de una fuerza electromotriz (FEM) o flujo de corriente de electrones. Esto se conoce como “inducción magnética”. La realidad de ese flujo de electrones o corriente eléctrica circulando por las espiras del alambre esto se puede confirmar instalando un galvanómetro (G) en el circuito de la bobina solenoide, tal como se muestra en la figura.

Figura 4: Esquema de Inducción Magnético En la ilustración de la izquierda se puede ver que al meter un imán permanente por el interior de la bobina solenoide (A), con el polo norte (N) hacia abajo, la aguja del galvanómetro (G) se desvía hacia la derecha. Pero si cambiamos de posición la polaridad del imán e introducimos su polo sur dentro de los círculos de la bobina, tal como se puede ver en la parte derecha de la imagen, observamos que el medidor se desvía hacia el lado contrario, esto se debe que al sentir el flujo de electrones por el alambre de cobre cambia al invertirse la polaridad del imán.

FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM): Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la energía que sale de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Por ello se necesita la existencia de una diferencia potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y uno positivo), que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado....