Clase 5
MECANISMOS ELECTROMAGNÉTICOS
Hemos visto que mediante la circulación de una corriente eléctrica sobre una bobina, se produce un electro-imán. Veremos ahora algunos usos prácticos de este fenómeno, en artefactos de aplicación comercial.
Campanilla eléctrica
Hay campanillas para trabajar con los 220 V. y también para bajos voltajes, por Ej. de 8 a 12 V.
La CHICHARRA, es semejante a la campanilla, pero se le ha extraído el martillo y la campana, por lo que produce un golpeteo repetitivo característico. Cuando la CHICHARRA, es para que trabaje sólo en corriente Alterna, es posible eliminar los platinos, ya que la propia variación de la C.A. produce el movimiento.
Uno de los fenómenos de los electroimanes, es que el núcleo metálico, es impulsado a ubicarse en el centro de solenoide. Usando este principio, surgen distintos mecanismos útiles.
Veremos uno de ellos: llamador de dos tonos.
El núcleo, actúan como un elemento móvil dentro del solenoide, ajustando su posición de reposo por un resorte. Al aplicar la corriente eléctrica, el núcleo se desplaza con fuerza, golpeando unos de los tubos, lo que genera el primer tono. Al desconectar la corriente, el resorte impulsa al núcleo a su posición inicial, y en su retroceso golpea el segundo tubo, produciendo el segundo tono. Comercialmente, se llaman también "Ding-Dong".
Es importante respetar la posición indicada por el fabricante para su instalación, para no entorpecer el libre movimiento del núcleo émbolo.
Sabemos que los electroimanes, como los imanes atraen piezas que en su composición contienen hierro.
En éste caso se utiliza ésta característica para atraer una pieza móvil de hierro, que actúan como traba de una pieza giratoria donde traba la uña pestillo de la cerradura de la puerta. De este modo, es posible abrir la puerta a distancia, mediante una corriente eléctrica. Este mecanismo es el usado en los porteros eléctricos y se accionan con 12V. de C.A.
Otro mecanismo que utiliza la atracción de los electroimanes, es el RELAYS
mediante la atracción de una pieza de hierro, se acciona una o mas llaves inversoras, que se accionan simultáneamente cuando es aplicada una corriente eléctrica al bobinado. Las indicaciones en la caja, indican el voltaje y la resistencia de la bobina, y la ( I ) de las llaves.
Motores de corriente continua
Habíamos visto que una de las leyes del magnetismo, es que los polos iguales se rechazan y que los polos opuestos se atraen. Este principio es utilizado para muchos mecanismos eléctricos, ahora veremos como trabaja uno de ellos, el motor de corriente continua.
Los motores de corriente continua, tienen una pieza polar construida por un imán fijo y permanente, y otro electroimanes, montados sobre una pieza móvil que permite el libre giro sobre un eje, que recibe el nombre de rotor, en tanto en tanto que la pieza fija, recibe el nombre de CAMPO.
Para conectar los electroimanes del rotor, hay unas chapas metálicas conectadas a los extremos de las bobinas, y la corriente, y la corriente eléctrica se aplica mediante un sistema de contactos que apoyan en esas chapas que se llaman Escobillas. Cuando las escobillas son de material de carbón, reciben muchas veces el nombre de material "CARBONES".
Al aplicar una corriente eléctrica al bobinado del Rotor, se produce una atracción entre polos opuestos y una repulsión entre polos iguales, lo que hace girar al rotor hasta que los polos opuestos se enfrentan.
En el motor eléctrico, las chapas terminales, se mueven junto al rotor y antes de que lleguen a enfrentarse a pleno (lo cual detendría la pieza del rotor en ésta posición) se produce una conmutación de polaridad, y por lo tanto una inversión del campo magnético en el electro imán del rotor, el que, continuará en el sentido de giro buscando la nueva posición de enfrentamiento de polos opuestos, la cual tampoco llega a ocurrir, ya que muy poco antes, produce otra inmutación al girar las chapas terminales junto con el rotor produciéndose así una nueva inversión de polaridad.
Si bien el procedimiento ya funciona con dos polos en el rotor, es preferible usar menos de tres polos para poder definir el sentido de giro inicial, por lo que los motores comerciales tienen al menos tres polos conectados a tres terminales en el colector.
Al aumentar los polos, es posible lograr un funcionamiento más parejo, por lo que en motores un poco mas elaborados se construyen rotores con muchos polos, los cuales son conectados mediante chapas terminales que reciben el nombre de "Delgas" y todas ellas y el soporte aislante, constituyen el colector.
Para la construcción del rotor, se usan chapas de hierro tratadas especialmente y apiladas, en las cuales se han recortado los espacios o canaletas para que se haga allí el bobinado del rotor. Estas bobinas están aisladas del metal mediante una capa de cartón aislante o de milard (mailard), que evita que por el roce pueda haber contacto eléctrico entre el alambre de la bobina y la pieza de hierro del rotor.
Cuando del imán del campo, se hace con un electroimán, es decir que en vez de usar un imán permanente uno generado también por el paso de la corriente eléctrica, el motor puede ser usado también en C.A. y por eso recibe el nombre de motores de ambas corrientes o de motores universales.
DEMOSTRACIÓN DE COMO FUNCIONA LA CAMPANILLA ELÉCTRICA
Mediante una campanilla eléctrica de baja tensión, accionada por cuatro pilas (6 volts.)
Proceso:
1º) Cuando se aprieta el cursor (botón) se cierra el circuito y electroimán E, provoca la atracción del martillo M.
2º) Instantáneamente el circuito queda abierto en lugar del tornillo T
3º) En éstas condiciones el electroimán cesa en su acción y el martillo por acción del resorte de acero R, regresa a su posición primitiva.
4º) Conforme el martillo vuelve a tocar el tornillo T, se cierra el circuito y el electroimán lo atrae nuevamente, repitiéndose el proceso ya explicado.
Conforme el martillo es atraído, golpea a la campanilla.
Como el martillo va y viene un gran número de veces en los 10 ó 20 segundos en que se aprieta el botón, es que se obtiene la sensación conocida al sonar el timbre, y que parece un sonido único.
USO DEL ELECTROMAGNETISMO EN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN
Galvanómetros electrodinámicos o electro-dinamómetros
Estos aparatos basan su proceso en la interacción que se verifica entre dos solenoides cuando por ellos pasa la misma corriente eléctrica. Para ellos sólo están conectados en serie.
Los electroimanes se emplean indistintamente con corrientes continuas o alternas, lo que representan un gran beneficio respecto a los de cuadro móvil.
Vemos entonces que se usan las propiedades electromagnéticas para la fabricación de instrumentos de medición. los mas comunes son los de bobina móvil. Estos consisten en un bobinado en forma de cuadro, que es sostenido dentro de un campo magnético. Al recibir una corriente eléctrica, en la bobina se genera un electroimán que reacciona con el imán fijo, haciendo girar la bobina. Al agregarle una aguja, y un cuadrante y podemos medir la corriente que circula por la bobina.
En la fotografía, la bobina móvil está suspendida por dos espirales que a su vez son conductores que llevan la corriente a la bobina móvil.
Agregándolo un cuerpo central de hierro y corrigiendo la forma del cuerpo del imán fijo, es posible mejorar el rendimiento y la linealidad del instrumento. Estos instrumentos de bobina móvil, no pueden trabajar directamente con corrientes alternas, por lo que requieren un circuito rectificador adicional.
OTRO INSTRUMENTO DE MEDICIÓN DE USO COMÚN EN MEDICIONES DE POCA PRECISIÓN: La aguja A, soldaría con la barrita m, gira y marca sobre la escala (E) la intensidad de la corriente.
Cuando cesa el paso de corriente, la barrita m vuelve a su posición primitiva por su propio peso.
La fuerza que provoca el desplazamiento de la barrita no depende del sentido de la corriente (por ellos sirve para corrientes alternas). reciben el nombre de:
INSTRUMENTOS DE SUCCIÓN (ó de hierro móvil )
Consta de una barrita de hierro dulce dispuesta como indica la figura 410. Que puede ser atraída a succionada hacia el interior de un solenoide (S) cuando por éste circula una corriente eléctrica.
PREGUNTAS SOBRE LAS HOJAS 15 Y 16
1) ¿A qué se llama "chicharra"?
2) ¿En un solenoide, cuado circula corriente eléctrica, ¿Como tiende a ubicarse en el núcleo?
3) ¿Con qué voltaje normalmente funcionan las cerraduras de los porteros eléctricos?
4) ¿Qué indican las característica de los Relays?
5) ¿A qué se llama Rotor y a qué Campo en un motor de corriente continua?
6) ¿Qué nombre reciben los conectores terminales de las bobinas del Rotor donde apoyan las escobillas?
7) ¿A qué se debe que los motores comerciales tengan rotores de por lo menos tres polos?
8) ¿A que se llama motores de corriente Universal? ¿Porqué?
9) ¿En los instrumentos, que es la bobina móvil?
10) En los llamados Galvanómetros Eléctricos, que se necesita para que midan corriente continua? ¿Y para que midan corriente alterna?