¿Cómo funciona un motor eléctrico? - Motor de CD Explicado
Summary
TLDREste video ofrece una visión detallada del funcionamiento de un motor de corriente directa (CD), que convierte energía eléctrica en energía mecánica. Se describe la estructura del motor, incluyendo el estator con sus imanes permanentes, el rotor formado por discos laminados y bobinas, y el conmutador que controla la corriente eléctrica. Se explica cómo la interacción entre los campos magnéticos produce movimiento y cómo el conmutador asegura una rotación suave. Además, se menciona la importancia de la regla de la mano izquierda de Fleming para predecir la dirección de las fuerzas en un campo magnético. El video también destaca la aplicación de los motores de CD en herramientas eléctricas, automóviles de juguete y ventiladores, y invita a los espectadores a compartir sus comentarios y proyectos relacionados.
Takeaways
- 🔧 Los motores de corriente directa (CD) se utilizan para convertir energía eléctrica en energía mecánica y se encuentran en herramientas eléctricas, automóviles de juguete y ventiladores.
- 🧲 El estator, compuesto por imanes permanentes, tiene polos norte y sur que forman un campo magnético fuerte.
- 🏎 El rotor está compuesto de discos laminados y bobinas que, al recibir corriente eléctrica, generan un campo electromagnético.
- 🔄 El conmutador, junto con las escobillas, controla el tiempo y la polaridad del campo magnético para crear rotación.
- ⚙️ Las bobinas están conectadas a placas del conmutador, y su configuración permite el flujo de corriente y la generación de campo magnético.
- 💡 El entendimiento de los principios básicos de la electricidad es crucial para la comprensión del funcionamiento de un motor de CD.
- ⚡ La corriente directa (CD) se caracteriza por el flujo de electrones en una sola dirección, desde el terminal positivo al negativo de la batería.
- 🧲 Los imanes permanentes interactúan mediante fuerzas de empuje y atracción, y su campo magnético es más potente en los extremos.
- 🔌 El cable de cobre, al atravesar corriente, genera un campo electromagnético, el cual se puede intensificar envolviendo el cable en una bobina.
- 🔵 La regla de la mano izquierda de Fleming se utiliza para determinar la dirección de la fuerza en un campo magnético en relación con la corriente.
- 🔁 El conmutador en el motor de CD cambia automáticamente las conexiones eléctricas para que el rotor gire continuamente.
Q & A
¿Para qué se utilizan los motores de corriente directa?
-Los motores de corriente directa se utilizan para convertir energía eléctrica en energía mecánica y se encuentran en herramientas eléctricas, automóviles de juguete e incluso en ventiladores de refrigeración.
¿Qué compone la carcasa protectora de un motor de corriente directa?
-La carcasa protectora de metal forma el estator, que es una parte estacionaria del motor que contiene imanes permanentes que generan el campo magnético.
¿Cómo se conecta la fuente de alimentación a un motor de corriente directa?
-La fuente de alimentación se conecta a los dos terminales que se encuentran en la tapa de plástico del motor, lo que permite hacer girar el eje del motor.
¿Qué es el rotor y qué está compuesto por?
-El rotor es la parte móvil del motor de corriente directa que está hecho de un número de discos laminados juntos, cada uno con brazos en forma de T cortados en ellos, donde se encuentran las bobinas que llevan la corriente eléctrica.
¿Cómo funciona el conmutador en un motor de corriente directa?
-El conmutador es un anillo segmentado en placas que se sitúan alrededor del eje del motor. Las placas están aisladas eléctricamente y están conectadas a los extremos de las bobinas. Las escobillas del conmutador rozan los segmentos para completar el circuito y permitir que la electricidad fluya a través de las bobinas.
¿Qué es la corriente de corriente directa y cómo se relaciona con el flujo de electrones?
-La corriente de corriente directa (CD) es el flujo de electrones en una sola dirección desde el terminal de una batería directamente al otro. Mientras que el flujo de electrones se refiere a los electrones que fluyen de la terminal negativa a la terminal positiva, la corriente convencional se refiere a la dirección opuesta.
¿Cómo interactúan los imanes permanentes en el estator del motor?
-Los imanes permanentes en el estator del motor tienen extremos polarizados norte y sur. Cuando están cerca de otro imán, los extremos iguales se alejan y los extremos opuestos se atraen, generando fuerzas de empuje y atracción.
¿Cómo se puede aumentar la fuerza del campo magnético generado por una bobina en un motor de corriente directa?
-Se puede aumentar la fuerza del campo magnético generado por una bobina envolviendo los cables en una bobina, lo que combina los campos electromagnéticos de cada cable en un campo magnético más grande y fuerte.
¿Por qué se dividen los discos del rotor en un motor de corriente directa?
-Los discos del rotor se dividen para reducir las corrientes inducidas, que son causadas por la fuerza electromotriz inducida (FEM). Al dividir el rotor en discos aislados, se reduce la magnitud de las corrientes inducidas y mejora la eficiencia del motor.
¿Qué es la regla de la mano izquierda de Fleming y cómo se utiliza?
-La regla de la mano izquierda de Fleming se utiliza para calcular la dirección en la que una bobina se empujará o tirará debido a la interacción del campo electromagnético con el campo magnético del imán permanente. Se extiende la mano izquierda con la palma hacia uno mismo, el pulgar y los dedos apuntan en las direcciones de la corriente convencional y del campo magnético, respectivamente, y el pulgar indica la dirección de la fuerza.
¿Cómo afecta la inversión de la fuente de alimentación en el motor de corriente directa?
-Al invertir la fuente de alimentación, se invierte la dirección de la corriente, lo que a su vez invertirá las fuerzas magnéticas y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor.
Outlines
😀 Introducción al motor de corriente directa (CD)
Este primer párrafo introduce el motor de corriente directa, explicando que se utiliza para convertir energía eléctrica en energía mecánica. Se mencionan aplicaciones como herramientas eléctricas, automóviles de juguete y ventiladores. Se describe la estructura del motor, incluyendo el estator, el eje y el rotor, así como los componentes internos como bobinas y escobillas. Además, se tocan principios básicos de electricidad y magnetismo, como el flujo de electrones y las fuerzas de empuje y atracción de los imanes.
🧲 Campo magnético y fuerzas en el motor de CD
El segundo párrafo se enfoca en cómo se genera y manipula el campo magnético en el motor de CD. Se discuten los imanes permanentes, su polarización y cómo interactúan. Se describe el aumento de la fuerza del campo magnético al enrollar cables en una bobina y la importancia de las bobinas en la rotación suave del motor. Además, se explica cómo las placas computadoras y el conmutador contribuyen a la creación del circuito eléctrico y cómo las escobillas interactúan con el conmutador para completar el circuito y permitir el flujo de electricidad.
🤚 Aplicación de la Regla de Fleming en el motor de CD
Este párrafo explora el uso de la Regla de Fleming para predecir la dirección de la fuerza en un motor de CD. Se describe cómo la corriente convencional y el campo magnético interactúan para empujar y tirar de la bobina. Se ofrece un ejemplo práctico de cómo se aplica la regla, destacando la importancia de entender la dirección de la corriente y el campo magnético para prever el movimiento del motor. Además, se menciona la creación de un documento PDF con ejemplos para ayudar a los estudiantes a memorizar la regla.
🔁 Funcionamiento del motor de CD en cámara lenta
El cuarto y último párrafo detalla el funcionamiento del motor de CD en cámara lenta, señalando las partes principales y cómo interactúan. Se describe el flujo de la corriente conventional y cómo las fuerzas en los lados de las bobinas contribuyen a la rotación del motor. Se muestra cómo la corriente fluye a través de las bobinas y las placas del conmutador, generando fuerzas ascendentes y descendentes que hacen girar el rotor. Finalmente, se menciona que invertir la fuente de alimentación invertirá la dirección de la rotación del motor.
Mindmap
Keywords
💡Motor de corriente directa (CD)
💡Eje
💡Rotor
💡Bobina
💡Conmutador
💡Campo electromagnético
💡Imanes permanentes
💡Corriente de corriente directa
💡Fuerza electromotriz inducida (FEM)
💡Regla de la mano izquierda de Fleming
💡Escobillas
Highlights
Los motores de corriente directa (CD) se utilizan para convertir energía eléctrica en energía mecánica y se encuentran en herramientas eléctricas, automóviles de juguete y ventiladores.
El estator, compuesto por imanes permanentes, forma los polos norte y sur del motor de CD.
El rotor está hecho de discos laminados y bobinas que generan un campo electromagnético cuando fluye la corriente eléctrica.
El conmutador, un anillo segmentado, controla el tiempo y la polaridad del campo magnético para crear la rotación.
Las escobillas y los brazos de las escobillas rozan los segmentos del conmutador para completar el circuito y permitir el flujo de electricidad.
La electricidad fluye de la batería a través de los terminales del motor, impulsando el movimiento del rotor.
Los electrones en un cable de cobre se mueven a través de la aplicación de voltaje, generando un campo electromagnético.
Los imanes permanentes interactúan mediante fuerzas de empuje y atracción, influyendo en el funcionamiento del motor.
El campo magnético de un imán es más poderoso en los extremos y se extiende alrededor del exterior.
Las bobinas en un motor de CD mejoran la fuerza del campo electromagnético al estar aisladas y conectadas entre sí.
El rotor de un motor de CD está compuesto de múltiples discos de hierro laminados para reducir las corrientes inducidas y mejorar la eficiencia.
El conmutador en un motor de CD es esencial para la rotación y la distribución de la energía eléctrica entre las bobinas.
La regla de la mano izquierda de Fleming ayuda a determinar la dirección de la fuerza en un campo magnético dado una corriente.
El motor de CD gira debido a las fuerzas electromagnéticas que interactúan con el campo magnético del estator.
La inversión de la fuente de alimentación invertirá la dirección de la corriente y, por lo tanto, la dirección de rotación del motor.
Los motores de CD son fundamentales en la impulsión de ventiladores, engranajes, ruedas y poleas en una variedad de aplicaciones.
Transcripts
[Aplausos]
hola a todos pool de ingeniería mindset
puntocom
en este vídeo vamos a ver el motor de cd
para entender lo básico de su
funcionamiento
los motores de corriente directa se
parecen a esto aunque hay bastantes
variaciones se utilizan para convertir
la energía eléctrica en energía mecánica
y podemos usarlos por ejemplo en
nuestras herramientas eléctricas
automóviles de juguete e incluso en
nuestros ventiladores de refrigeración
cuando miramos un motor de cde primero
vemos la carcasa protectora de metal que
forma el estator en un extremo tenemos
la punta de un eje que sobresale a
través de la carcasa a la que podemos
fijar engranajes raspas de ventilador o
poleas
en el otro extremo tenemos una tapa de
plástico con dos terminales podemos
conectar una fuente de alimentación a
estos terminales para hacer girar el eje
si quitamos la carcasa para mirar dentro
del motor encontramos dos imanes que
forman el estator estos son imanes
permanentes que forman los polos norte y
sur pasando por el centro del motor
vemos esta varilla que se llama eje
el eje se utiliza para transferir
energía mecánica unido al eje tenemos el
rotor el rotor está hecho de un número
de discos que están laminados juntos
cada disco tiene estos brazos en forma
de t cortados en ellos alrededor de los
brazos en forma de t del rotor están las
bobinas que llevan la corriente
eléctrica de la batería a medida que la
corriente pasa a través de las bobinas
produce un campo electromagnético
controlamos el tiempo y la polaridad de
este campo magnético para crear la
rotación los extremos de las bobinas
están conectados al conmutador el
conmutador es un anillo que ha sido
segmentado en un número de placas que se
sitúan concéntricamente alrededor del
eje
las placas están separadas y aisladas
eléctricamente entre sí y del eje los
extremos de cada bobina se conectan a
diferentes placas del conmutador lo
hacen para crear un circuito y lo
veremos en detalle más adelante dentro
de la cubierta trasera de plástico están
las escobillas los brazos de las
escobillas y los terminales las placas
del conmutador se encuentran entre las
dos escobillas las escobillas rozan los
segmentos del conmutador para completar
el circuito la electricidad puede
entonces fluir a través del terminal a
través del brazo en la escobilla a
través de un segmento del conmutador en
una bobina y luego a otro segmento del
conmutador en la escobilla opuesta y el
brazo de vuelta a la otra terminal estos
componentes nos dan nuestro motor básico
de cd para entender cómo funciona el
motor de cde necesitamos entender
algunos principios básicos de la
electricidad así como el funcionamiento
de los componentes internos pero primero
donde has visto usar un motor de cde o
donde podrías aplicar una hágame saber
sus comentarios e ideas de proyectos en
la sección de comentarios que aparece
más abajo
la electricidad es el flujo de
electrones a través de un cable cuando
muchos electrones fluyen en la misma
dirección llamamos a esta corriente la
electricidad de cde significa que los
electrones fluyen en una sola dirección
del terminal de una batería directamente
al otro si invertimos la batería la
corriente fluirá en la dirección opuesta
dentro del cable de cobre encontramos
átomos de cobre orbitando cada átomo
encontramos electrones libres estos se
llaman electrones libres porque son
libres de moverse a otros átomos se
mueven naturalmente a otros átomos por
sí mismos pero esto es en cualquier
dirección al azar lo cual no nos sirve
necesitamos que muchos electrones fluyan
en la misma dirección y podemos hacerlo
aplicando un voltaje el voltage como la
presión y forzará a los electrones a
moverse los electrones solo fluyen en un
circuito cerrado siempre intentan volver
a su fuente así que cuando les damos un
camino como un cable fluirán a través de
él incluso si creamos temporalmente un
camino lo tomarán tan pronto como esté
disponible podemos colocar componentes
en este camino para que tengan que fluir
a través de él y de esa manera trabajan
para nosotros como puede ser para
iluminar una lámpara en esta animación
vamos a usar dos términos el flujo de
electrones y la corriente convencional
el flujo de electrones es lo que
realmente ocurre con los electrones que
fluyen de la terminal negativa a la
terminal positiva la corriente
convencional se mueve en la dirección
opuesta de la terminal positiva a la
negativa solo hay que ser consciente de
los dos términos y de cuál de ellos
estamos usando
como ya sabrán los imanes están
polarizados con los extremos norte y sur
este tipo de imanes se conocen como
imanes permanentes porque su campo
magnético está siempre activo cuando
están cerca de otro imán los extremos
iguales se alejan y los extremos
opuestos se atraen así tenemos estas
fuerzas de empuje y atracción causadas
por el campo magnético de los imanes los
imanes tienen nuestras líneas de campo
magnético curvadas que van desde el polo
norte al polo sur y se extienden
curvándose alrededor del exterior el
campo magnético es más poderoso en los
extremos vemos esto porque hay más
líneas de campo magnético muy juntas
podemos ver el tiempo magnético de un
imán rociando algunas limaduras de
hierro sobre el imán cuando dos imanes
están muy cerca uno del otro sus campos
magnéticos interactúan dos extremos
iguales se repelen y sus líneas de campo
magnético no se unen sin embargo dos
polaridades opuestas se atraerían entre
sí y las líneas de campo magnético
convergerán en una región altamente
concentrada por lo tanto colocamos dos
imanes de polaridades opuestas en el
estator del motor para formar un fuerte
campo magnético a través del ratón
cuando conectamos un cable a las
terminales positiva y negativa de la
batería una corriente de electrones
fluir a través del cable entre las dos
terminales cuando los electrones pasan a
través del cable de cobre generan un
campo electromagnético alrededor del
cable en realidad podemos verlo
colocando algunas brújulas alrededor del
cable cuando pasamos la electricidad a
través del alambre las brújulas giran
cuando invertimos la dirección de la
corriente las brújulas también se
invierten y se alinean en sentido
contrario así que podemos crear un campo
magnético que actúa como un imán
permanente excepto que con este tipo de
imanes podemos apagar el campo magnético
el problema con el campo magnético en un
cable es que es bastante débil pero
podemos hacerlo mucho más fuerte
simplemente envolviendo los cables en
una bobina
cada cable sigue creando un campo
electromagnético pero se combinan en un
campo magnético mucho más grande y
fuerte por eso lo usamos para crear las
bobinas alrededor del motor si
encuentras interesantes los electroimán
es entonces mira nuestro vídeo sobre
cómo hacer un solenoide puedes encontrar
enlaces en la descripción del vídeo que
aparece en la parte inferior las bobinas
de alambre se conocen como bobina 2 el
motor de cede simple tiene una sola
bobina
el problema es que pueden alinearse
magnéticamente lo que obstruye el motor
e impide que gire
cuantos más grupos de bobinas tengamos
más suave será la rotación esto es
especialmente útil para aplicaciones de
baja velocidad por lo tanto normalmente
encontramos al menos tres bobinas en un
rotor para asegurar una rotación suave
cada bobina está posicionada a 120
grados de la anterior entre cada bobina
encontramos una placa computadora cada
bobina está conectada con dos placas
computadoras las placas están aisladas
eléctricamente entre sí pero están
conectadas a través de las bobinas así
que si conectamos las terminales
positiva y negativa a dos de las placas
computadoras podemos completar el
circuito la corriente fluirá ahora y se
generará un campo magnético en las
bobinas
el rotor o armadura está hecho de
múltiples discos de hierro que están
laminados juntos cada disco está aislado
eléctricamente uno del otro con una capa
de laca si la armadura fuera una sola
pieza de metal sólido grandes corrientes
inducidas se producirían en su interior
estas son causadas por la fuerza
electromotriz inducida o fem estas
corrientes inducidas afectan a la
eficiencia del motor para reducir las
corrientes inducidas
los ingenieros segmentan el rotor en
discos aislados de esta manera las
corrientes inducidas seguirán fluyendo
pero serán mucho más pequeñas cuanto más
delgado sea el disco más pequeñas serán
las corrientes inducidas
el conmutador consiste en pequeñas
placas de cobre que están montadas en el
eje cada placa está aislada
eléctricamente entre sí y con el eje el
extremo de cada bobina está conectado a
una placa de conmutador diferente en
este diseño cada placa del conmutador
está conectada con dos bobinas las
placas suministran electricidad de las
bobinas para obtener la electricidad de
la batería y en las placas tenemos
algunas escobillas que rozan contra las
placas los brazos de las escobillas los
mantienen en su lugar cuando completemos
el circuito la electricidad fluirá a los
segmentos del conmutador a través de las
escobillas y luego fluirá a una o dos
bobinas a medida que se disponga de un
camino en ciertos puntos de la rotación
las escobillas entrarán en contacto con
dos placas esto creará un arco y
obtendremos unas pequeñas ráfagas de luz
azul cuando esto ocurra los arcos así
como la fricción eventualmente
destruirán las escobillas con el tiempo
algo que debemos entender es la regla de
la mano izquierda de fleming y para ello
necesitamos usar nuestra mano izquierda
en esta forma tan graciosa hay que
recordar que la regla de fleming utiliza
la corriente convencional y no utiliza
el flujo de electrones la corriente
convencional va de positivo a negativo
usamos la regla de la mano izquierda de
fleming para calcular en qué dirección
empujará y tirará la bobina ya que el
campo electromagnético interactúa con el
campo magnético del imán permanente si
miramos un cable y visualizamos qué
extremo está conectado a positivo o
negativo podemos calcular la dirección
de la fuerza para ello extienda la mano
izquierda con la palma hacia usted use
su pulgar y luego los dedos 1 2 3 y 4 en
primer lugar desde los dedos 3 y 4
apunte el dedo 2 a la derecha de forma
perpendicular a la palma luego apunte el
dedo 1 hacia adelante y apunte el pulgar
hacia arriba el segundo dedo apunta en
la dirección de la corriente
convencional de positivo a negativo
el primer dedo apunta en la dirección
del campo magnético permanente de norte
a sur
tu segundo dedo señalar a la corriente
convencional de positivo a negativo su
pulgar apuntará en la dirección de la
fuerza he hecho un aquí en pdf para esto
que incluye algunos ejemplos prácticos
para ayudarte a recordar esto puedes
encontrar los enlaces en la descripción
del vídeo en la parte inferior para
obtener tu copia así que si miramos este
ejemplo la corriente convencional viene
hacia nosotros y el campo magnético va
de izquierda a derecha así que apuntamos
nuestro segundo dedo hacia nosotros y el
primer dedo en la dirección del campo
magnético nuestro pulgar está por lo
tanto apuntando hacia arriba lo que
significa que la fuerza en el cable lo
moverá hacia arriba en este ejemplo
tenemos la corriente convencional
invertida en el cable por lo que se está
alejando de nosotros por lo tanto
giramos la mano para que nuestro segundo
dedo apunte en dirección contraria a
nosotros nuestro primer dedo sigue
apuntando en la dirección del campo
magnético y nuestro pulgar apunta hacia
abajo esto significa que la fuerza en el
cable lo moverá hacia abajo si
envolvemos el cable en una bobina como
actuarán las fuerzas ahora
tenemos que considerar la bobina como
dos mitades en la mitad izquierda la
corriente convencional se aleja de
nosotros así que nuestra mano se voltea
y vemos que obtenemos una fuerza
descendente en el lado derecho la
corriente convencional está fluyendo
hacia nosotros así que la fuerza es
ascendente por lo tanto tenemos una
fuerza combinada hacia arriba y hacia
abajo para que la bobina gire así que
ahora podemos ver cómo gira el motor
echemos un vistazo en detalle
bien consideremos el funcionamiento de
un motor de cde en cámara lenta solo
señalaré las partes principales están
los imanes del norte y del sur que
concentran un campo magnético a través
del centro en el centro encontramos el
eje unido al eje tenemos el rotor
envuelto alrededor del rotor tenemos las
bobinas conectando las bobinas tenemos
el conmutador y proporcionando energía
al conmutador tenemos las escobillas y
los brazos de las escobillas y
finalmente tenemos una fuente de
alimentación
el rotor las bobinas y el conmutador van
a girar todo lo demás permanecerá
estacionario vamos a considerar el flujo
de la corriente convencional y las
fuerzas que se producen en los lados
largos de cada bobina que son este lado
y este otro
también etiquetar hemos estas bobinas
con 1 2 y 3 y las placas del computador
a belice en esta primera posición la
corriente convencional fluirá desde el
positivo de la batería hacia la placa y
luego a través de ambas bobinas 1 y 3 a
través de las placas bc hacia la
escobilla derecha y de vuelta a la
batería
el lado derecho de la bobina 1 tiene una
fuerza descendente y el lado izquierdo
tiene una fuerza ascendente la bobina 3
tiene una fuerza ascendente en este lado
y una fuerza descendente en este lado
que por lo tanto gira la corriente ahora
fluye a través de la placa hacia la
bobina 1 solamente y luego sale por la
placa b esto crea una fuerza ascendente
en el lado izquierdo y una fuerza
descendente en el derecha la corriente
ahora fluye a través de las placas aire
por las bobinas 1 y 2 hacia la placa de
la bobina 1 tiene una fuerza ascendente
a la izquierda y una fuerza descendente
a la derecha la bobina 2 tiene una
fuerza ascendente a la izquierda y una
descendente a la derecha
la corriente fluye ahora a través de la
placa c hacia la bobina 2 y hacia la
placa ve el lado izquierdo de la bobina
2 tiene una fuerza ascendente y el lado
derecho tiene una fuerza descendente la
corriente ahora fluye a través de la
placa c hacia las bobinas 3 y 2 y sale a
través de las placas ahí ve esto nos da
nuestras fuerzas ascendentes y
descendentes en la bobina
la corriente ahora fluye a través de la
placa ce en la bobina 3 y luego sale por
la placa creando nuestras fuerzas
ascendentes y descendentes la corriente
ahora fluye a través de las placas ceiba
a través de las bobinas 3 y 1 y hacia
fuera a través de la placa dándonos
nuestras puertas en cada lado la
corriente ahora fluye a través de la
placa ve dentro de la bobina 1 y hacia
fuera a través de la placa que crea
nuestras fuerzas la corriente ahora
fluye a través de la placa ve hacia las
bobinas 2 y 1 y luego sale por las
placas de ella la corriente fluye ahora
a través de la placa ve hacia la bobina
2 y luego sale por la placa c
la corriente fluye ahora a través de las
placas veía hacia las bobinas 2 y 3 y
luego sale por la placa c esto se repite
una y otra vez de esta manera lo que nos
da nuestra fuerza de rotación que
utilizamos para impulsar cosas como
ventiladores engranajes ruedas y poleas
si invertimos la fuente de alimentación
invertimos la corriente y eso también
invertirá las fuerzas y por lo tanto la
dirección de rotación
bien eso es todo por este vídeo pero
para continuar su aprendizaje de alguno
de los vídeos en pantalla ahora y los
veré en la próxima elección no olviden
seguirnos en facebook twitter instagram
así como en ingeniería main set point
acá
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