Practica U1-1 2014-3

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3

http://slidepdf.com/reader/full/practica-u1-1-2014-3 1/9

ITC Ingeniería Mecatrónica 2014

M.C. Marco Aurelio Vázquez Olvera

Maquinas Eléctricas

Practica 1: Elementos de la ley de Faraday

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




En esta práctica se evaluaran las tres formas de inducción electromagnética.

a).- Circuito magnético alimentado por C.D. y manipulándolo con un interruptor.

b).- Circuito magnético alimentado por C.D. con reluctancia variable.

c).- Inducción electromagnética por medio de un imán permanente.

Equipo Requerido

Equipo Modulo LabVolt Partes MagTran que usará en la práctica

DESCRIPCIÓN MODELO CANTIDAD DESCRIPCIÓN Código

Resistencia Variable 8311 3 Barra laminada de 133 mm 1

Partes MagTran 8355 1 Barra laminada de 133 mm con gancho 3

Amperímetro/Voltímetro DC 8412 1 Barra laminada de 178 mm 4

Fuente de Potencia 8821 1 Base de Montaje 9

Conductores de Conexión 8941 2 Bobina 10

Osciloscopio --------------- 1 Sonda y Rectificador Corriente /Voltaje 11

1 Cable BNC/BNC 121 Varilla Magnética 16

Procedimiento

Practica (a): Circuito magnético alimentado por C.D. y manipulándolo con un interruptor

Instale el circuito de la figura 1 (correspondiente al ensamble “a” de la tabla 1). Disponga las barras laminadas

(Código 1) de tal forma que cuando los tornillos sean ajustados, los pernos (apuntando en dirección

descendente) sean forzados a entrar a encajar adecuadamente en las ranuras de la base de montaje, fijando

las barras en su sitio.

Figura 1

PRECAUCIÓN

¡Voltajes altos se presentan en este ejercicio de laboratorio!

¡No haga ninguna conexión con la Fuente energizada!

¡Asegúrese de conectar cada terminal de tierra (verde) a los componentes de aterrizaje de la fuente de alimentación!

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




Ajuste el osciloscopio. Ajuste la escala vertical, modo de entrada de CD.

En la fuente de potencia, gire el control principal a 0. Luego conecte la fuente y ajuste para que la corriente

sea 60 mA cd.

Opere el interruptor S (asociado con la resistencia de 300 Ω), gire a conectar y desconectar varias veces

Observe el comportamiento del punto en la pantalla. Cada vez que el interruptor es abierto o cerrado, se causa

un rápido cambio de flujo en las bobinas.

Primera pregunta a contestar en hoja aparte de libreta para entregar después de la práctica

Observe y anote en la tabla 1 el voltaje inducido Emax y su polaridad cuando se cierra el interruptor (la corrienteI crece de 0 a 60 mA cd).

Emax=____________V

Observe y anote en la tabla 1 el voltaje inducido Emax y su polaridad cuando es abierto el interruptor (la corriente

I decrece de 60 a 0 mA cd).

Emax=____________V

Calcule la máxima rapidez de cambio de flujo ΔΦ/ΔΤ max, cuando la corriente decrece de 60 a 0 mA cd. Enúmero de espiras (N) de la bobina es 275 entre los terminales 1 y 2

ΔΦ

ΔΤ =

= − − − − /

Calcule la máxima rapidez de cambio de flujo cuando la corriente I aumenta de 0 a 60 mA cd

ΔΦ

ΔΤ =

= − − − − /

Libreta 1: Describa la acción de la señal en la pantalla del osciloscopio.

Ejemplo

Libreta 1: ………………

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




Realice el montaje mostrado en la figura 2 (correspondiente al ensamble “b” de la tabla 1). Use la barra de 133

mm con gancho (Código 3). Ajuste los tornillos para minimizar los entrehierros en el circuito magnético. Note

que la barra superior presione los topes de caucho. Debido a que en la figura 2 está cerrado, la reluctancia

magnética es mucho menor que en la figura 1. En consecuencia, un flujo mucho mayor se produce en el núcleo

de hierro (y en el interior de las bobinas).

Figura 2. Circuito de inducción con circuito magnético cerrado.

PRECAUCIÓN




7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




Observe y anote en la tabla 1 el voltaje inducido Emax y su polaridad cuando se cierra el interruptor (la corriente

I crece de 0 a 60 mA cd).

Emax=____________V

Registre sus resultados en la tabla 1 (Montaje B)

Observe y anote en la tabla 1 el voltaje inducido Emax y su polaridad cuando es abierto el interruptor (la corriente

I decrece de 60 a 0 mA cd).

Emax=____________V

Calcule la máxima rapidez de cambio de flujo ΔΦ/ΔΤ max, cuando la corriente decrece de 60 a 0 mA cd. Enúmero de espiras (N) de la bobina es 275 entre los terminales 1 y 2

ΔΦ

ΔΤ =

= − − − − /

Calcule la máxima rapidez de cambio de flujo cuando la corriente I aumenta de 0 a 60 mA cd

ΔΦ

ΔΤ =

= − − − − /

Registre los resultados en la tabla 1 (Montaje B).

Use el circuito de la figura 2, pero esta vez conecte la sonda de voltaje a los terminales 3 y 4 de la bobina B.

Esto eleva el número de espiras de la bobina de 275 a 1100. Como resultado, nosotros debemos esperar un

voltaje más alto a ser inducido cuando el flujo en el núcleo cambie. (Este principio es aplicado en el sistema de

ignición de carros).

Practica (b): Circuito magnético alimentado por C.D. con reluctancia variable.

La cantidad de flujo en el interior de una bobina depende de la reluctancia del circuito magnético. En la Figura

3, la corriente cd en la bobina A se mantiene constante a 60 mA cd, pero nosotros moveremos la barra larga de

hierro (Código 4) hacia adelante y hacia atrás tal que los entrehierros en el circuito magnético incrementan y

reducen. Cuando el entrehierro aumenta, la reluctancia del circuito magnético aumenta, causando que el flujo

en la bobina B sea menor. El cambio de flujo causa un voltaje inducido en la bobina B. Inversamente cuando e

Libreta 2: ¿Es el voltaje inducido mayor en este paso que en el 1? Explique

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




entrehierro decrece, el flujo aumenta, de nuevo se produce un voltaje inducido en la bobina B, pero de polaridad

opuesta.

Figura 3 Circuito Magnético de reluctancia variable.

PRECAUCIÓN

¡Voltajes altos se presentan en este ejercicio de laboratorio!¡No haga ninguna conexión con la Fuente energizada!


Instale el circuito de la figura 3. Ajuste los tornillos de tal forma que todas las barras cortas estén fijas en su sitio.

Seleccione la escala vertical del osciloscopio en 1V/DIV, el modo X-Y, y el punto en el centro de la pantalla.

Energice y ajuste la corriente a 60 mA cd.

Balancee un extremo de la barra larga, tal que ella pivote alrededor del perno del otro extremo como se

muestra en la figura 3.

Balancee la barra rápidamente desde su posición cerrada. Observe el voltaje máximo inducido E max, medido

con el osciloscopio.

Emax=____________V

Traiga de regreso rápidamente la barra larga a su posición original. Observe el máximo voltaje inducido E max

Emax=____________V

Desconecte la fuente.

Calcule la máxima rapidez de variación de flujo, ΔΦ/ΔΤ, cuando la barra larga es empujada afuera.

ΔΦ

ΔΤ =

= − − − − /

Calcule la máxima rapidez de variación de flujo, cuando la barra larga es traída de regreso a su posición cerrada

ΔΦ

ΔΤ =

= − − − − /

Registre los resultados en la tabla 1 (Montaje C).

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




Practica (c): Inducción electromagnética por medio de un imán permanente.

En lugar de usar una bobina para crear un campo magnético, se puede usar un imán permanente. En la figura

4 se muestra un imán permanente que forma parte del circuito magnético. Cuando el imán se mueve, el flujo

decrece en la bobina, induciendo un voltaje en sus terminales. Inversamente, cuando el imán se regresa a su

posición original, el flujo aumenta, el cual de nuevo induce un voltaje.

Figura 4 Induciendo un voltaje con imán permanente.

Instale el circuito de la figura 5 usando las tres barras laminadas de 133 mm (Código 1). Note que dos barras

están montadas verticalmente. Se debe apretar bien los tornillos para cerrar los entrehierros. Luego coloque la

varilla de imán (Código 16) en la parte superior de una barra como se muestra en la figura 5.

Figura 5 Circuito usado para observar la inducción producida por un imán permanente

PRECAUCIÓN




7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




Mueva la varilla de imán hacia arriba y hacia abajo varias veces. Mida el máximo voltaje inducido E max y su

polaridad cuando el imán es rápidamente alejado.

Emax=____________V

“ Tenga cuidado de no cambiar los terminales del imán, es decir no girarla”

Mida el máximo voltaje E max y su polaridad cuando el imán es rápidamente regresado a su posición original.

Emax=____________V

Nosotros ahora usaremos la varilla de iman para generar un voltaje de alterna ajuste el osciloscopio a 10 mV/DIV

y el barrido a 0.1 s/DIV.

Balancee un extremo de la varilla entre las dos barras verticales con un movimiento Oscilatorio, como se

muestra en la figura 6.

Libreta 3: ¿Cuál es la polaridad del terminal 4 con respecto al terminal 3?

Positiva o Negativa y ¿Por qué?

Libreta 4: ¿Cuál es la polaridad del terminal 4 con respecto al terminal 3?

Positiva o Negativa y ¿Por qué?

¿Es la polaridad del voltaje inducido en ambos casos? Explique

Libreta 5: Describa la forma de onda del voltaje inducido.

7/24/2019 Practica U1-1 2014-3




Figura 6 Circuito usado para generar un voltaje alterno con el uso de un imán.

Documents

Practica U1-1 2014-3