CONSTRUCCIÓN DE DOS MOTORES SOLENOIDE PARA GENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA A PARTIR DE LA ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA APLICADA A UN VENTILADOR MEDIANTE UN MECANISMO DE BIELA-MANIVELA

...

Faraday tuvo el mérito de comprender las características comunes de estos tres experimentos y atribuyó el origen de las corrientes transitorias a las variaciones del flujo magnético que atravesaba el circuito. El cambio común en los tres experimentos citados es la variación del número de líneas de campo magnético que atraviesa el circuito donde se producen las corrientes transitorias. En la interpretación de Faraday, la variación del flujo magnético a través del circuito origina una fuerza electromotriz (f.e.m.) inducida responsable de la aparición de la corriente transitoria (desde ahora, corriente inducida). Recordemos que la definición de flujo magnético a través de una superficie es:

[pic 1]

Cuantitativamente la f.e.m. inducida depende del ritmo de cambio del flujo: no importa el número concreto de líneas de campo atravesando el circuito, sino su variación por unidad de tiempo. La relación entre f.e.m. inducida y variación de flujo constituye la Ley de Faraday:

[pic 2]

Donde es el flujo magnético que atraviesa el área delimitada por el circuito.[pic 3]

Ley de Ampere

La ley nos permite calcular campos magnéticos a partir de las corrientes eléctricas es la ley de Ampere. Fue formulada por André – Marie Ampere en 1826 y enuncia:

[pic 4]

La integral del primer miembro es la circulación o integral de línea del campo magnético a lo largo de una trayectoria cerrada.

Esta ley establece que para cualquier trayecto de bucle cerrado, la suma de los elementos de longitud, es igual a la permeabilidad multiplicada por la corriente eléctrica encerrada en ese bucle.

Tipo de Solenoides

Solenoides Giratorios:

Proporcionan una carrera rotacional que se mide en grados. Algunos son unidireccionales y otros son bidireccionales. La mayor parte tienen un retorno a resorte para devolver la armadura (parte móvil) a la posición inicial. Los solenoides giratorios con frecuencia se usan cuando el tamaño paquete es de la mayor importancia y el trabajo que desempeñan se distribuye de manera más eficaz en toda su carrera. Los solenoides giratorios tienen un fuerza/par de arranque mayor que la de los solenoides lineales. Son más resistentes al impacto. Los solenoides giratorios también ofrecen vida útil más larga (en número de actuaciones) que los solenoides lineales. Una de las aplicaciones más comunes que ayuda a ilustrar la función de un solenoide giratorio es abrir y cerrar un obturador láser.

Los solenoides giratorios tienen aplicaciones en máquinas herramientas, rayos láser, procesamiento fotográfico, almacenamiento de medios, aparatos médicos, clasificadores, cierres de puertas contra incendios, y máquinas postales, etc.

Solenoides lineales:

Proporcionan una carrera lineal normalmente menor de una pulgada en cualquier dirección. Al igual que los giratorios, algunos solenoides lineales son unidireccionales y algunos son bidireccionales. Los solenoides lineales normalmente se clasifican como de tirar (la ruta electromagnética tira de un émbolo hacia el cuerpo del solenoide) o de tipo de empujar en el cual el émbolo / eje se empuja hacia afuera de la caja. Muchos tienen un retorno a resorte para devolver el émbolo o émbolo y eje a la posición inicial. Los solenoides lineales son dispositivos menos complejos y son significativamente menos costosos que los productos giratorios.

Los solenoides lineales tienen aplicaciones en electrodomésticos, máquinas vendedoras, seguros de puerta, cambiadores de monedas, disyuntores de circuito, bombas, aparatos médicos, transmisiones automotrices y máquinas postales, por nombrar sólo unas cuantas.

Campo magnético de un motor Solenoide

Tomando un camino rectangular sobre el que evaluar la ley de Ampere, tal que, la longitud del lado paralelo al campo magnético sea L nos da una contribución interior en la bobina BL. El campo es esencialmente perpendicular a los laterales del camino, por lo que arroja una contribución despreciable.

Si se toma el extremo de la bobina tan lejos que el campo sea despreciable, entonces la contribución la proporciona la magnitud interior de la bobina.

Fase de carga del inductor

Un inductor se encuentra en fase de carga cuando este se conecta a la fuente, de esta forma el inductor almacena energía en forma de campo eléctrico en su interior, en ese instante, donde ocurre el contacto de la bobina con la fuente, la acción de bloqueo impide el cambio instantáneo de la corriente a través de la bobina y el circuito en el instante en que se cierra el interruptor, el voltaje a través del resistor es de cero volts.

Fase Estable del inductor (Régimen Permanente)

Una vez alcanzado un tiempo “t” equivalente a cinco constantes de tiempo, el inductor conectado a la fuente se encuentra en régimen permanente, indicando que la bobina ha alcanzado la máxima capacidad de carga, cuando esto sucede, el inductor actúa como un circuito abierto. El resultado es la de obtener un valor de tensión aproximadamente igual al de la fuente mientras que la corriente que circula por los terminales es equivalente a cero amperios.

Fase de Descarga del Inductor

Un inductor se encuentra en fase de descarga cuando este se desconecta de la fuente, permitiendo la liberación de la energía almacenada en la bobina por factores de fuga. Sin embargo, para que se descargue completamente tendrá que pasar un determinado tiempo “t” equivalente a 5 veces la constante de tiempo.

DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

Campo: Región del espacio en cuyos puntos está definida una magnitud física, como un campo eléctrico o un campo gravitatorio.

Campo Eléctrico: Según Paul T. y Gene M (2007).

Definen que “una carga crea un campo eléctrico E en todo el espacio y este campo ejerce una fuerza sobre la otra carga.” P.616

Conductor: Que conduce el calor o la electricidad.

Contribución: Acción o efecto de concurrir voluntariamente con una cantidad para determinado fin.