ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

INSTITUTO DE CIENCIAS FSICAS

LABORATORIO DE FSICA C

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TEMA: INDUCTANCIA, MOTORES Y GENERADORES DE CC

PRACTICA # 11

Alumno: Felipe Ren Guevara Vizcano

Paralelo : 24

Profesor: Ing. Richard Pilozo

II Trmino 2009-2010 Fecha de realizacin de la prctica: Jueves 21 de Enero del 2009 Fecha de Entrega del informe: Jueves 28 de Enero del 2010

1.- Resumen En la presente prctica de Inductancia, Motores y generadores de corriente continua se pretende verificar la oposicin que tiene las bobinas al paso de corriente alterna, as como tambin comprobar la transformacin de energa mecnica en energa elctrica mediante una bobina que al efectuar un movimiento de rotacin produce corriente elctrica la cual tiene una magnitud suficiente para encender un bombillo. Objetivos

Verificar que las bobinas se oponen a la circulacin de corriente alterna,

oposicin que aumenta si la frecuencia de la corriente aumenta, si

aumenta el nmero de espiras de la bobina, si el ncleo de la bobina es

de hierro.

Analizar la transformacin de energa mecnica en energa elctrica y

viceversa.

Equipos

Inversor rotatorio con manubrio

Base triangular

Varilla de 75 cm

Tuercas de sujecin

Ncleo en forma de U, laminado

Yugo laminado

Motores de experimentacin

Transformador 100 V 200 V

Banda de caucho

Fuente de energa 0V 15V

Portalmparas

Bombillas 4V/0.7 A

Cables de experimentacin

Bobinas de 500 y 1000 espiras

Imn en forma de U

Porta inducido

Inducido

Prensa para sujecin

Interruptores

2.- Introduccin.

INDUCTANCIA

Bobina o inductor tiene la propiedad de oponerse a cualquier cambio en la corriente (corriente variante en el tiempo) que lo atraviesa. Esta propiedad se llama inductancia.

Cuando una corriente atraviesa un conductor, un campo magntico es creado. Las lneas de fuerza del campo magntico se expanden empezando en el centro del conductor y alejndose, pasando primero por el conductor mismo y despus por el aire.

www.textoscientificos.com/.../fisica/bobina.gif

Motores y generadores de corriente continua Se denomina generador elctrico a toda mquina que convierte energa mecnica en

energa elctrica, y motor elctrico, a toda mquina que convierte energa elctrica en

energa mecnica. Los generadores y motores elctricos normalmente empleados son

mquinas giratorias, mecnicamente constituidas por una parte fija o estator y una parte

mvil o rotor que gira solidario con un eje, soportado mediante cojinetes por el estator.

La parte elctrica est formada por devanados o arrollamientos de hilo de cobre o

aluminio, bobinados sobre ncleos magnticos que forman, respectivamente, el cuerpo

del esttor y del rotor.

Su funcionamiento est basado en el fenmeno de induccin electromagntica (v.); por

tanto, habr siempre una corriente elctrica (corriente de excitacin) que origina un

campo magntico (campo magntico inductor) el cual, por induccin, produce una fuerza

electromotriz (fem) que provoca la circulacin de una corriente inducida.

www.endesaeduca.com/.../image_preview

Generadores y motores de corriente continua. La disposicin constructiva es idntica

para ambos, de forma que una misma mquina puede producir corriente continua si se

aplica a su inducido (en este caso, el rotor) un movimiento giratorio (generador) o se

produce un movimiento giratorio si se alimenta el inducido con corriente continua

procedente del circuito exterior (motor). La mquina de corriente continua est

constituida de la siguiente manera:

Un inductor, que en este caso es tambin el esttor o parte fija de la mquina; lo forman

la culata o carcasa y los polos inductores, ambos de material magntico; sobre stos va

bobinado el arrollamiento de excitacin. Cuando la mquina lleva dos polos inductores se

denomina bipolar; cuando el inductor lleva ms de dos polos se trata de mquinas

multipolares.

Un inducido, que en este caso es tambin el rotor o parte giratoria de la mquina, sobre

el que va bobinado un conductor de cobre, denominado arrollamiento de inducido. El

ncleo del inducido es tambin de material magntico.

Un colector, constituido por varias delgas o lminas de cobre, aisladas entre s y

formando, en conjunto, un cuerpo cilndrico. El colector y el inducido se montan sobre el

mismo eje, mediante piezas especiales, y giran simultneamente; el arrollamiento de

inducido va unido por conductores a las delgas del colector. Sobre el colector rozan unos

contactos a presin denominados escobillas y fijados al cuerpo de la mquina mediante

portaescobillas.

El espacio que queda libre entre los polos inductores y el cuerpo del inducido se

denomina entrehierro. En una mquina bipolar hay un polo Norte (N) y un polo Sur (S). En

las mquinas multipolares, los polos se montan siempre por parejas y alternativamente,

de forma que siempre haya un nmero par de polos. Una parte de la carcasa, dos polos

(N y S), dos entrehierros y una parte del inducido, constituyen el circuito magntico de la

mquina. El inductor produce el campo magntico necesario para que aparezcan

corrientes inducidas. En el inducido se desarrollan estas corrientes por medio del campo

magntico inductor. Por medio del colector se recoge la corriente producida en el

inducido (generador) o, en otro caso, el colector se emplea para recoger la corriente de la

lnea que, por reaccin sobre el campo magntico inductor, provoca el movimiento

giratorio del inducido (motor).

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3.- Procedimiento Experimental

a) VERIFICACIN QUE LA INDUCTANCIA ATRASA LA CORRIENTE CON RELACIN AL VOLTAJE

Con el circuito de la prctica, se puede verificar que la inductancia atrasa a la corriente con relacin al voltaje.

Arme el circuito correspondiente.

Conecte el cursor del restato

Mueva los cursos del restato hasta obtener igual iluminacin en las dos bombillas

Desconecte el interruptor S

Conecte el interruptor S observando el funcionamiento de las bombillas. Anote sus observaciones en el informe al final de la prctica

b) Verificacin que la ecuacin XL = Lw

Arme el equipo representado en la figura, con el manubrio gire el inversor rotatorio aumentando lentamente la velocidad de rotacin, describir en el informe el funcionamiento de las dos lmparas: la A, conectada en serie con la bobina (1000 espiras), sin ncleo de hierro que recibe tensin alterna; y la B conectada a tensin continua.

b1) Dependencia de XL con la frecuencia Con la bobina de 1000 espiras, ncleo de hierro en U cerrado con el yugo, aumente lentamente la velocidad angular del inversor rotatorio. Anote sus observaciones b2) Dependencia de XL con L Sustituya la bobina de 1000 espiras por la bobina de 500 espiras, permita que el motor gire a una velocidad tal, que el valor de la corriente elctrica registrada por el voltmetro sea constante. En estas circunstancias, vare las caractersticas del ncleo de la espira y registre el valor de la corriente elctrica en el informe.

c) Algunas aplicaciones tecnolgicas de la induccin

Generador de corriente alterna Gire la bobina en sentido horario, observe el sentido de giro de la aguja del voltmetro. Gire la bobina en sentido antihorario. Observe el sentido de giro de la aguja del voltmetro. Aumente lentamente el nmero de revoluciones de la bobina hasta que el voltmetro registre un valor mximo. Sustituya el voltmetro para la tensin alterna por uno para tensin continua. Repita los giros de la bobina en sentido horario y antihorario.

Generador de corriente continua Gire la bobina en sentido horario, observe el sentido de giro de la aguja del voltmetro, gire la bobina en sentido antihorario. Aumente lentamente el nmero de revoluciones de la bobina hasta que el voltmetro registre un valor mximo. Motor de corriente continua Sustituya el voltmetro por una fuente de tensin continua, aumente la tensin de la fuente hasta que gire el rotor. Sustituya el rotor bipolar por un tripolar y un multipolar.

4.- Resultados Observaciones y datos

a) Verificacin que la inductancia atrasa la corriente con relacin al voltaje a1) Observaciones de los bombillos al cerrar nuevamente el interruptor S El bombillo que se encuentra conectado al interruptor, tarda en encenderse 1 Sg debido al atraso que presenta la corriente debido a la inductancia.

b) Observaciones de los experimentos realizados

En los experimentos realizados, se pudo observar la transformacin de energa mecnica en energa elctrica a travs de una bobina adherida a un molino, al girar la bobina se genera en ella corriente elctrica y voltaje de una magnitud suficiente para encender un foco.

c) Generador de corriente alterna c1) Comente el sentido de rotacin de la aguja de los voltmetros en funcin del sentido de rotacin de la bobina. Al aumentar la velocidad angular del molino, se produce un movimiento de rotacin en las bobinas generando corriente elctrica, el voltaje aumenta a medida que la velocidad angular aumenta.

d) Generador de corriente continua d1) Comente el sentido de rotacin de la guja de los voltmetros en funcin del sentido de rotacin de la bobina. Al aumentar la velocidad angular del rotor, se aumenta el voltaje producido, este voltaje generado tiene mayor intensidad que el voltaje producido por un generador de corriente alterna.

e) Motor de corriente alterna Al proporcionar corriente elctrica a la bobina y adicionalmente un campo magntico, la bobina adquiere velocidad angular.

2.- ANLISIS a) La corriente en un circuito que contiene una bobina, resistor y batera ha alcanzado un valor constante. La bobina tiene una inductancia? La bobina afecta el valor de la corriente? Explique sus respuestas El inductor pasar a hacer un corto circuito debido al tiempo infinito, por esta razn el inductor ya no influye en la corriente y el valor de la inductancia es cero. b) Si el rotor es bipolar, por qu no arranca automticamente el motor, como lo hace si el rotor es de tres o mas polos? Debido a que se encuentra paralelo al campo magntico, en este caso el torque magntico es cero. c) Cmo se debe proceder para invertir el sentido de rotacin del rotor del motor?

Se debe cambiar el sentido de la corriente, de esta manera se intercambian los polos. d) La inductancia de una bobina depende de la corriente en la misma? Explique su

respuesta. La inductancia de una bobina depende de la corriente elctrica que existe en la misma, si la corriente es alterna hay inductancia, pero si la corriente no es alterna no existe inductancia.

5.- Discusin Al hacer girar una espira en un campo magntico a una velocidad angular constante, se induce un voltaje sinusoidal en la espira, la corriente elctrica operada por un generador de corriente alterna tambin vara sinusoidalmente en funcin del tiempo. Los inductores de un circuito de corriente alterna producen una corriente que se encuentra fuera de fase con el voltaje, el voltaje alcanza su valor mximo un cuarto de periodo antes de que la corriente llegue a su valor mximo. La diferencia entre un motor y un generador elctrico es el proceso de transformacin de energa, en los generadores elctricos toda mquina que convierte energa mecnica en energa elctrica, y en un motor elctrico toda mquina convierte energa elctrica en energa mecnica.

6.- Conclusiones: Se comprob que el inductor siempre se opone a la corriente elctrica debido a su

gran inductancia, esta medida de oposicin finalmente se logra estabilizar ya sea en

corriente continua o corriente alterna.

Se verific que al aumentar la frecuencia en corriente alterna por medio de la

variacin de voltaje, la oposicin a la corriente elctrica que presenta el inductor

aumenta.

Se comprob el principio de conservacin de la energa mediante una

transformacin de energa mecnica en energa elctrica.

7.- Referencias Bibliogrficas

Gua de Laboratorio de Fsica C, Instituto de Ciencias Fsicas de la ESPOL (Primera Revisin).

Fsica Universitaria de Serway Beichner Tomo 2, Pginas 1044,1045

http://www.mitecnologico.com/Main/InductoresEInductancia