Construccion de un motor eléctrico casero

1. Universidad Técnica Particular de Loja
Electrónica y telecomunicaciones
.
DISEÑO DE UNA MÁQUINA ELÉCTRICA
Cristian Aguirre Esparza
cbaguirre@utpl.edu.ec
Alexis Riofrio Poma
apriofrio@utpl.edu.ec
CristianBetancourth
cramirez@utpl.edu.ec
RESUMEN:EL proyecto fue elaborado con la
finalidad de construir una maquina eléctricae ilustrar los
principios físicos que intervienen en el funcionamiento
de dicha máquina, así como los principios de LENZ y
FARADAY. Como resultado de la investigación logramos
diseñar un motor eléctrico sencillo y de muy bajo costo.
PALABRAS CLAVE: ley de Lenz-Faraday
1 INTRODUCCIÓN
Como tercer proyecto del curso de teoría de
circuitos se nos ha planteado la construcción de una
maquina eléctrica de bajo costo. Por razones de un
próximo proyecto se decidió diseñar un motor eléctrico
Figura 2. Imagen del primer diseño.
Un motoreléctrico, es una máquina que convierte la
energía eléctrica en mecánica. Su modo de
funcionamiento se basa en los principios del Los inconvenientes presentes en este primer
electromagnetismo, fundamentalmente en la interacción diseño fueron que el eje de rotación de la bobina era
de fuerzas de origen magnético, está compuesto por dos muy delgado y debido al peso de la bobina el eje se
partes, una parte eléctrica y otra magnética. Conocemos desalineaba, presentando dificultades para realizar el
acerca de los imanes yla ley fundamental que los rige: giro sin cabeceo.
polos distintos se atraen y polos iguales se repelen. Este
es el principio básico de funcionamiento de un motor 3 SEGUNDO DISEÑO
eléctrico.
Dentro del mismo esas fuerzas de atracción y Este contaba de una bobina de filamento de cobre
repulsiónson utilizadas para generar un movimiento esmaltado número 26, un par de soportes para el rotor
rotacional. que era un eje rígidoadaptado a un colector pequeño de
0.5cm de diámetro, dos electroimanes, dos baterías de
2 PROBLEMÁTICA PLANTEADA 9V, la una para alimentar el embobinado y al otra para
crear un electroimán. Véase figura 3.
Tras haber elegido el diseño de un motor eléctrico,
este conservará los mismos requerimientos antes
planteados que son bajo costo y de alto nivel práctico.
3PRIMER DISEÑO
Constaba de una bobina hecha de un conductor de
cobre número 26, un par de soportes de hierro, un imán
mediano, batería de 9v, todo sobre una base de madera,
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Figura 3. Motor con electroimán esapacioentre láminas. En este caso utilizamos
pequeñas placas de lata. Véase figura 6.
En realidad se implementó este motor, pero como ya
contábamos con un par de imanes, decidimos hacer un
tercer diseño que reemplazaría al electroimán por los
imanes permanentes.
4 DISEÑO IMPLEMENTADO
4.1 CONSTRUCCION DE LA BOBINA
Con un cilindro de 5cm de diámetroenrollamos con
el filamento de cobre número 26 hasta 15 vueltas. Así Figura 6. Soldado del colector.
construimos la bobina, dejando unos 4 cm en cada
extremo para hacer las demásconexiones , una vez que
ya tenemos el arrollamiento fijamos para mantener la Soldamos las puntas libres de la bobina en cada
forma. Posteriormente se procederá a eliminar el placa. Véase figura 7.
esmalte de los extremos libres, esto lo haremos con una
lija fina. Véase figura 4.
Figura 4.Bobina. Figura 7. Rotor
4.2 COSTRUCCION DEL ROTOR 4.3 CONSTRUCCION BASE DE
MADERA
Para construir nuestro rotor utilizamos un eje de Como el estator es la parte del motor con campo
madera, centrando y fijando en la bobina (fig.5). Este magnético permanente, significa que unicamente los
rotor debe ser lo suficientemente rígido como para no imanes son el estator. Así la estructura de madera seria
desalinearse una parte de este estator.
Para su construcción usamos dos rectángulos de
madera de 18 x10cm. En donde fijamos los soportes
del rotor de 11cm de altura y sepa 12cm. Estos soportes
tienen un punto de giro a 5.5cm de altura, para permitir
el rote y un giro equilibrado, al colocar en el piso y techo
los imanes.
4.4 CONSTRUCCION DE LAS
ESCOBILLAS
El material de las escobilas debe tener un
coeficiente de deformidad bajo, debe ser buen conductor
y debe estar colocado de tal manera que se de un
Figura 5. Eje fijo y bobina. mínimo rozamiento con el colector. Utilizando filamentos
muy finos de cobre, uno a cada lado del cilindro. Se
A este eje también se le adaptóun colector. Este alimentaráncon una fuente de cc de 9V.
cilindro(colector) está hecho de cinta enrollada hasta
lograr un diamentro de 1.5cm recubierto de dos laminas
de contacto,las que deben tener un mínimo
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5 MATERIALES
7 DIFICULTADES EN EL DISEÑO
 Conductor de cobre IMPLEMENTADO
 Eje firme de madera (palo de madera)
 Corcho de botella Como las escobillas van a estar rozando continuamente
 Cinta adhesiva tienden a deformarse y por ende a dejar de hacer
 Base de madera contacto con el colector, por lo que se nos dificulto
 Batería 9v encontrar un material para hacer de escobillas.
 2 imanes
La siguiente dificultad que se nos presentó fue que las
láminas de contacto del colector estuvieron muy
separadas, por lo que entre contacto y contacto se iba
6 RESULTADOS deteniendo gradualmente.
Otra dificultad presentada fue mantener estable el rotor
El movimiento se genera a partir de una fuerza al momento del giro.
magnética de repulsión entre el campo del estator y el
campo instantáneo que se crea en la bobina del rotor al Al conectar el rotor se produce un corto circuito por lo
dar sentido de corriente positivo arriba y negativo abajo. que se produce una muy alta intensidad, haciendo que
la fuente llegue a saturarse.
Al hacer corto entre las escobillas y el rotor genera un
campo magnético por ley de Faraday, el campo 8 COSTOS.
generado por el rotor es atraído por el campo magnético
generado por los imanes que se encuentran en la parte - En la base y los soportes 1. 5 dolares, para el rotor
inferior y superior. Al dar media vuelta el paso de bobina y eje 0.5 dolares, los imanes 2.0 dólares, más
corriente se interrumpe y la bobina deja de comportarse algunos materiales de ferreteria caseros. Dejándo un
como imán pero por inercia se sigue moviendo hasta costo total de unos 5.0 dólares.
que da otra media vuelta y la corriente pasa
nuevamente, repitiéndose el ciclo.
9 CONCLUSIONES
Al aplicar corriente al rotor, se genera un campo positivo
y otro negativo, el campo negativo del rotor es atraído
por el campo positivo de los imanes, en el momento que Al tener mayor número de vueltas en la bobina
el polo positivo del rotor y el polo negativo del imán aumenta el campo magnético, pero a la vez el peso
están por alinearse, la polaridad del rotor se cambia por de dicha bobina será mayor por lo que para realizar
el colector y al estar el polo negativo del imán alineado el giro necesitaría mayor potencia.
con el polo negativo del rotor, estos se repelen, lo que
hace que los dos polos se alejen y cómo el polo está El rotor debe poseer un eje de giro rígido, y en la
atado a un eje, este gira hasta entrar en el campo mayor posible estable, al punto de que coincida la
magnético del otro imán, al alinearse los polos, sucede bobina con los imanes. Esto también minoriza la
el mismo fenómeno de cambio de polaridad producido velocidad de giro.
por el colector. Esto genera un movimiento continuo
rotatorio. Véase figura 8. El centrado del motor es muy importante, pues las
líneas del campo magnético generado al pasar el
flujorepele y/o atrae en dirección perpendicular al
campo magnético fijo y así se produzca la rotación.
Al hacer contacto entre las escobillas y el colector, se
produce un corto circuito el cual genera una corriente
muy alta lo que hace que la fuente se sature.
En los extremos de la bobina, se debe quitar bien el
esmalte del conductor para que haga un contacto
con la base y exista paso de corriente eléctrica.
Los imanes permanentes tienen que ser iguales para
que el campo magnético generado sea equilibrado.
Figura 8. Motor eléctrico. Las escobillas de contacto con el colector deben
presentar un mínimo de rozamiento pues tienden a
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frenar el movimiento rotatorio.
Este proyecto tiene gran sentido practico para
comprender y aplicar la ley Faraday.
10 REFERENCIAS
[1]Nsar, S.A. and Boldea, I. 1990. Electrical Machines- Steady-
State Operation.John Wiley and Sons: London, UK.
[2]McGraw-hill .“Magnetismo y Electricidad .”MotoresElectricos”
[Online].Disponible en: http://www.mcgraw-
hill.es/bcv/guide/capitulo/8448173104.pdf
[3]PrearsonEducación , México ,2003 . “Fuerzas Magnéticas
Sobre conductores con corriente eléctrica”. Wilson and
Buffa .
[4] IEEE-QUEBEC. "Electrical Motors of l'IEEE-Canada”
[Online] Disponible en :http://ieee-
quebec.gel.ulaval.ca/dynamique/index.php?idD=25&Lang=1
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