PRÁCTICA CONSTRUCCIÓN MOTOR ELÉCTRICO

Transcripción

1 PRÁCTICA CONSTRUCCIÓN MOTOR ELÉCTRICO MOTOR ELÉCTRICO PARA ALUMNOS DE 3º ESO (I+D)PACO SARRIA

2 MONTAJE MOTOR ELÉCTRICO La siguiente práctica ha sido diseñada para que los alumnos de 3º de ESO puedan entender el funcionamiento de un motor eléctrico de corriente continua, impartido en las clases teóricas. Para ello se propone la construcción de un motor tripolar de corriente continua con escobillas, desarrollado por el profesor Paco Sarriá. Es conveniente que se lea detenidamente cada paso en la construcción del motor y se realice adoptando las normas de seguridad necesarias para trabajar con cada herramienta. Preguntando al profesor ante cualquier duda. Las fases de construcción son las siguientes: 1) Comenzamos el montaje taladrando tres caras de una tuerca M16. Primero se dibujará con rotulador permanente un aspa en caras no consecutivas, tal como se aprecia en la figura siguiente. Se coloca en el tornillo de banco y se marca el punto de corte de las dos líneas con un granete. SE DIBUJA UNA ASPA PARA ENCONTRAR EL PUNTO DE TALADRO Pieza terminada Posteriormente se coloca la tuerca en la mordaza del taladro (siguiendo todas las pautas de seguridad de la taladradora de columna), pieza bien sujeta y se pide al profesor que coloque en la taladradora de columna una broca de 5 mm. Se realiza el taladro con avance muy despacio parando varias veces para refligerar la broca (la refrigeración de la broca la realiza el profesor, con un algodón empapado en agua). Precaución: La viruta que se desprende al taladrar es peligrosa si cae en los ojos, por lo que se tiene que utilizar gafas de protección. Una vez taladrado, limpiar el taladro y la mesa de toda viruta, con la escobilla y el recogedor. 2) Realizar el bobinado de las piezas polares (tornillos M5): Primero aislaremos el tornillo de M5 con cinta aislante para que no se produzca ninguna derivación. Para ello colocaremos una sola capa de cinta aislante, alrededor del tornillo, al lado de la cabeza, tal como se observa en el dibujo y colocaremos una tuerca M5 al final de la cinta aislante. DAR SOLO UNA VUELTA CON CINTA AISLANTE 18

3 Posteriormente se realizará el bobinado con la bobinadora eléctrica. Para ello, se regulará la fuente de alimentación a 2V. y se apagará. Se le dará una vuelta de hilo de cobre al tornillo M5 dejando libre 5 cm de cable que se pegará a la cabeza del tornillo con celo. Se conectará el cable rojo de la bobinadora al positivo y el negro al negativo de la fuente de alimentación y se conectará. Con la mano se irá guiando el bobinado entre la cabeza del tonillo y la tuerca situada a 18 mm. El bobinado tiene que ser uniforme, haciendo capas de hilo de cobre de derecha a izquierda y viceversa, sin que sea más grueso por una parte que por otra. Se terminará de bobinar en la capa que sobrepasemos la cabeza. Para entonces se habrán bobinado aproximadamente 500 espiras. Hay que dejar otros 5 cm de hilo de cobre al final del bobinado. La bobina la sujetaremos enrollando celo alrededor, dejando libre los dos hilos de cobre (el de entrada y salida del bobinado). 50 Se harán en total tres tornillos M5 bobinados. 4) Colocación de las bobinas en la tuerca M16 y ensayo de ajuste y derivación de la bobina. Se colocarán las bobinas en la tuerca M16 tal como se expresa en la siguiente figura, sujetándola con tuercas M5. CELO O CINTA AISLANTE BRÚJULA AGUJA ROJA Posteriormente se realizará el ensayo de ajuste de la bobina. Se eliminará el barniz de las puntas de los hilos de cobre con una lija, en las tres bobinas. Se conecta la fuente de alimentación a una de las bobinas, al acercar la brújula a la cabeza del tornillo, ver si la aguja roja señala la cabeza, si es así, se coloca un trozo de celo en el hilo de cobre que está conectado al positivo de la fuente de alimentación. Si no señala la aguja roja, cambiar la polaridad de la bobina y volverlo a realizar. Repetir el ensayo con las otras dos bobinas. Es conveniente ver si hay derivación. Para ello, colocar el óhmetro en una escala pequeña, conectando una punta del óhmetro en un hilo de la bobina y la otra en la cabeza del tornillo o de la tuerca de M16, tiene que haber una resistencia muy elevada. Si hubiese una resistencia baja, habría que volver a bobinar dicho tornillo. Esta prueba hay que realizarla en las tres bobinas.

4 5) Montaje del rotor. Se corta una varilla roscada de M3, de 100 mm de longitud. Se introduce en la varilla una arandela de agujero 5 mm, es conveniente colocar otra arandela pequeña de 3 y tres tuercas de M3. Se corta 12 cm de cinta aislante y se enrolla en la varilla roscada, en el lado de la arandela, dejando un espacio de 55 mm en la varilla roscada, según se aprecia en la siguiente figura. VARILLA ROSCADA 10 CASQUILLO LATÓN TUERCA M3 55 CINTA AISLANTE 3 TUERCAS M3 Posteriormente se coloca un casquillo de latón de 4 x 5 mm y otra tuerca M3. Ahora vamos a fabricar las delgas de colector: Se corta con el cortatubos. Un trozo de tubo de latón de 20 mm como el de la figura siguiente. Ø 8 20 Tubo de latón Una vez cortado, se lima los extremos del tubo con una lima para metal, con el fin de quitar la rebaba del corte. Y se lija el lateral que vamos a marcar en el siguiente paso, con el fin que podamos depositar una gota de estaño en el latón fácilmente. Vamos a señalar en el tubo de latón marcas a 120º, para fabricar las delgas de colector. Se dibuja en un papel, una circunferencia de radio 4 mm. Y tres líneas desplazadas 120º con respecto del origen de la circunferencia, mediante un transportador de ángulos, como en la siguiente figura

5 7 IES ALAMEDA UTIEL Se coloca el tubo de latón, encima del papel, coincidiendo con la circunferencia dibujada y con un rotulador permanente se hacen marcas donde coincida cada una de las líneas. En total tres marcas. Para posteriormente poder unir los hilos de cobre de las bobinas a las delgas de colector. Entre cada una de esas marcas en un extremo del tubo, se deposita una gota de estaño (la gota de estaño, tiene que mojar el tubo de latón). Seguidamente se prepara pegamento de dos componentes y se extiende alrededor del tubo de plástico negro de 25 mm. 25 Tubo de plástico Se introduce el tubo de latón dentro del tubo de plástico de forma tal que quede centrado el tubo de latón en el tubo de plástico, tal como se observa el la figura. Se espera que endurezca el pegamento (esperar más de 15 minutos). Después trazar una línea con rotulador permanente en cada una de las tres marcas que hemos hecho. Introducir un tornillo largo M3 en el tubo de plástico y cerrarlo con una tuerca M3, para poderlo sujetar al tornillo de banco. Cortar con la multi-herramienta radial, por la línea dibujada solo el latón, colocando la pieza en el tornillo de banco y utilizando gafas de protección y guantes. Este trabajo es peligroso, luego cualquier alumno próximo al corte tiene que llevar gafas de protección. Ningún alumno se pondrá a cortar sin la supervisión del profesor. La pieza quedará con tres cortes de 120º, como en la siguiente figura. Se limpia las delgas de colector de pegamento o cualquier suciedad que tenga, con lija y papel.

6 Se procede a montar el rotor del motor tal como se indica en el siguiente dibujo. CASQUILLO LATÓN DELGA COLECTOR TUERCA M3 VARILLA ROSCADA CASQUILLO LATÓN TUERCA M3 TUERCA M3 Entre la arandela de 5 y la tuerca M3 es conveniente colocar una arandela pequeña de 3. Hay que procurar que cada línea cortada de la delga de colector, coincida con el eje de simetría de cada bobina. Ahora se procede a soldar los hilos de las bobinas a las delgas de colector. Teniendo en cuenta que tienen que estar las puntas bien peladas (sin esmalte), se unen los hilos (trenzándolos), uno con celo con el hilo de la siguiente bobina sin celo. Se estañan y se sueldan a la delga de colector que está entre las dos bobinas. La soldadura a la delga tiene que ser rápida (no es necesario añadir estaño) pues si dejamos mucho tiempo el soldador en la delga se fundirá el tubo de plástico de la delga. CELO CELO CELO 6) Montaje del motor. Se comienza cortando un trozo de madera de las siguientes dimensiones

7 Si queremos colocar los perfiles de los imanes como viene en la portada de este manual, la anchura de la madera será de 110 mm en vez de los 140 mm que viene en el dibujo. Se cortan dos perfiles metálicos de aluminio que servirán para sujetar el rotor. Según la figura. 15 Se cortan otros dos perfiles de aluminio para sujetar los imanes, de la siguiente forma. 15 Colocar en estos últimos perfiles dos imanes con la misma polaridad, y en el otro perfil también con la misma polaridad pero contraria al del perfil anterior. Según se aprecia en los dibujos siguientes. Es preferible hacerlo ambos perfiles, como el montaje de la derecha pues es más fácil atornillar el tornillo en la base de madera. MEJOR ASÍ

8 Se corta con las tijeras las escobillas, y se le hace un taladro de 3 para introducir posteriormente el tornillo de madera, se dobla tal como viene en el siguiente dibujo R Es conveniente que el doblado no sea exactamente de 90º, pues posteriormente al atornillarlo no realizará mucha fuerza con las delgas de colector. Luego hay que dejarlo con un ángulo ligeramente superior a 90º. Se coloca en la base de madera primero el rotor, entre los dos perfiles metálicos sujetos por tornillos para madera pequeños. El perfil tiene que estar colocado en el lado de la base de madera de 110 mm, pegado al borde y centrado en el medio de la madera. Luego se coloca los perfiles de los imanes como se puede observar en la siguiente figura. Se suelda a cada escobilla un cable de un color. Y trabajo terminado.

9 7) Prueba de funcionamiento. Hay que lubricar los puntos de rozamiento del rotor (en los casquillos de latón y en las delgas de colector). Se conecta a una fuente de alimentación regulada a 5 V. o una pila de petaca de 4 5V. En estas condiciones, se puede alcanzar en vacío los 3000 r.p.m. aunque lo normal sea de 2600 r.p.m. Observar que al cambiar la polaridad de alimentación del motor, gira en sentido contrario, tal como se explica en clase teórica. Materiales en el interior de la bolsa que entrega el profesor: 4 Imanes de disco. 3 Tornillos M5 para las piezas polares. 6 Tuercas M5. 1 Tuerca M16. 2 Arandelas de agujero 5 mm. 2 Arandelas de agujero 3 mm. 7 Tuercas de M3. 1 Tubo de plástico negro de 25 mm de largo. 2 Casquillos de latón de 5 mm de largo. 6 Tornillos para madera dorados. 4 Tornillos M4 avellanados. 4 Tuercas M4. 1 Lámina de hojalata de 12 x 20 mm para fabricar las escobillas.