Tecnologia Industrial 2 Batxillerat
MARC SERRA
P2: MÀQUINES ELÈCTRIQUES
PRIMERA PART:
ELECTROMAGNETISME
En la primera part d'aquest bloc temàtic estudiem les dues forces necessàries per les màquines elèctriques: la força elèctrica i la magnètica. Observem també el resultat de la unió d'ambdues amb la construcció d'un petit motor de corrent continu a l'aula de tecnologia.
Utilitza el menú de l'esquerra per desplaçar-te més fàcilment per la pàgina!
CONSTRUCCIÓ D'UN MOTOR ELÈCTRIC CASOLÀ
A la classe de tecnologia, hem construït un motor electric casolà utilitzant una espira feta amb fil de bobinar aguandtada per dos clips de paper una i conectat a una font d'alimentació. El conjunt gira per l'acció del camp elèctric generat per la circulació d'electrons per la bobina més la del camp magnètic generat per l'imant.
El fil de bobinar està recobert per una mena de bernís. En vam eliminar una mica de cada extrem de la bobina, no vam eliminar tot el bernís de l'extrem perquè es tracta que no hi hagi contacte permanent (més o menys, s'ha d'eliminar el bernís de la meitat de la secció del cable).
Esquema genetal del funcionament d'un motor amb una espira. En vermell, la força magnètica (B); en blau, la intensitat elèctrica (I); en verd, la força resultant (F).
Esquema de Funcionament del motor construït:
Regla de la Mà Esquerra
Utilitzant la mà esquerra en la posició de la imatge, es pot dterminar en quin sentit anirà la força resultant (F) de la confluència de la intensitat elèctrica (V) i la força magnètica (B).
Imatge del motor construït.
AFECTACIÓ ALS CIRCUITS
Als circuit elèctrics, les forces causades per la confluència entre camps magnètics i camps elèctrics tenen la seva afectació en forma de desfassament entre l'ona generada pel generador i la del motor que utilitza l'electricitat. (Veure esquema de la dreta)
Aquestes afectacions es coneixen amb els noms d'Impedància (Z), Inductància (XL) i Capacitància (XC); i es calculen de la següent manera: (Veure fòrmules de la dreta)
També es poden calcular les potències capacitatives, resisitives i inductives.
Tots aquests factors són molt importants ja que, als llocs on hi ha molts motors o fluorescents, és important saber quin és aquest desfassament perquè la companyia elèctrica ens pot bonificar o penalitzar segon el valor. Això ho fan per evitar que les empreses provoquin molt desfassament, ja que fa anar molt malament els generadors de la companyia. Un cop es sap quin desfassament es provoca, s'ha d'analitzar si és més rendible comprar un quadre electrònic de compensació o pagar les penalitzacions.
A continuació es mostren dos exercicis resolts on es valoren tots els factors de desfassament de dos circuits (un en sèrie i l'altre en paral·lel) i es calcula l'angle de desfassament.
MAPA MENTAL
Electromagnetisme
SEGONA PART:
MÀQUINES ELÈCTRIQUES
En la segona part d'aquest bloc ens centrem el en funcionament de les tres principals màquines elèctriques: generadors, motors i transformadors. Expliquem el seu funcionament utilitzant els coneixements adquirits en l'apartat anterior "electromagnetisme", ja que la base de totes aquestes màquines és la confluència entre camps magnètics i camps elèctrics.
MAPA MENTAL
Màquines Elèctriques
PART PRÀCTICA
Inversió del Sentit de Gir de Motors Monofàsics
Utilitzem motors monofàsics de corrent contiu de l'aula de tecnologia per invertir-ne el sentit de gir de dues formes: utilitzant un commutador i utilitzant un contactor.
PRÀCTICA A LA UdG
Automatismes Cablejats. Inversor de Gir d'un Motor d'Inducció Trifàsic
El dijous 17 de Desembre, vam tenir l'oportunitat de desplaçar-nos fins a la Universitat de Girona i realitzar una pràctica amb motors trifàsics a una de les sales de pràctiques de l'Escola Politècnica Superior de la Universitat de Girona al Campus de Montilivi. El professor d'electricitat i robòtica Albert Figueras ens va preparar una pràctica com les que realitzen els estudiants d'enginyeria mecànica, elèctrica o industrial i automàtica.
La pràctica va consistir en muntar el quadre de control d'un motor d'inducció trifàsic de 380V amb tots els elements de seguretat (tèrmics, fusibles...), i amb la possibilitat que el gir fos tant en sentit horari com antihorari. El fet que el motor pogués girar en ambdós sentits, va provocar que haguéssim de preparar certs elements de seguretat per evitar que, quan girés en un sentit, es pogués donar l'ordre de fer-ho en l'altre sense una parada prèvia.
En definitiva, una experiència molt interessant i profitosa!
CIRCUIT DE POTÈNCIA
En aquest circuit vam connectar cadascuna de les tres fases de la xarxa elèctrica (R, S i T) a cadascun dels extrems de la bovina utilitzant els contactes associats als dos contactors KM1 i KM2. La forma d'invertir el sentit de gir d'un motor és canviant la posició de dues de les línies elèctriques (com es pot veure en l'esquema).
L'element de seguretat en aquesta part del circuit és el relé tèrmic (F1), que quan detecta que el motor està consumint més del que toca s'escalfa i obre el circuit.
El motor el vam connectar en estrella: un dels extrems de cadascuna de les tres bovines a cadascuna de les línies i els altres extrems units entre ells.
CIRCUIT DE MANIOBRA
Aquesta va ser la primera part que vam muntar i consistia en un quadre de control amb el qual es pogués fer girar el motor en un sentit (prement el polsador "S2"), en l'altre sentit (polsador "S3") o aturar-lo (polsador "S1"). Els polsador S2 i S3 són polsadors normalment oberts (NO), per la qual cosa, quan es premen, tanquen el circuit. El polsador S1 és normalment tancat (NC) i quan es prem obre el circuit.
En aquest circuit hi intervenen dos contactors (KM1 i KM2), aparells amb un funcionament molt semblant a un relé. Aquests contactors, quan reben corrent, tanquen les connexions NO (en l'esquema, 13-14) i obren les NC (en l'esquema, 61-62).
Com a element de seguretat, vam incorporar una connexió creuada entre l'interruptor que activa una bovina amb un NC de l'altra bovina, de tal manera que, quan s'ha activat una bovina, aquella connexió s'obre i l'única forma de canviar el sentit de gir és primer parant el motor.
Finalment vam incorporar dos llums indicadors per saber quin polsador s'havia accionat, s'han de connectar sempre en paral·lel a les bovines de KM1 i KM2.
Per muntar tot el circuit, disposàvem d'aquesta base preparada on hi havia tots els elements que hi hauria dins una caixa de comandament però no hi estan muntats a dins per facilitar la realització de les connexions. A la caixa de comandament s'hi poden observar els dos polsadors de sentit de gir (els verds), el polsador de parada (el vermell, no el d'emergència) i els dos llums verds indicadors.
A l'hora de realitzar les connexions amb el motor, no es feien directament al motor sinó a través d'aquest quadre de control i connexions que servia per evitar que es pogués malmetre el motor. Aquest mateix quadre era el que distribuïa les tres línies a 380V i disposava d'aparells de mesura de voltatge, intensitat, desfasament, freqüència...
ALTRES CIRCUITS
Connexió Estrella-Triangle
