Unitat 5p

313
-1

Published on

Magnituds elèctriques fonamentals.Circuits i motors elèctrics

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
313
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
12
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Unitat 5p

  1. 1. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMagnituds elèctriques fonamentalsEntenem per magnitud tot el que es pot mesurar. Les magnituds fonamentals que caracteritzen elcorrent elèctric són la tensió, la intensitat, la resistència i la potència.La tensióL’energia amb la qual un generador és capaç d’impulsarels electrons a través d’un circuit s’anomena tensió of.e.m., força electromotriu.La tensió, que també rep els noms de voltatge i diferència de potencial (d.d.p.), es mesuraen volts (V) en honor del físic italià Alessandro Volta.Intensitat elèctricaLa intensitat elèctrica és el nombre de càrregueselèctriques que travessa el circuit per unitat de temps.La intensitat elèctrica, que també rep el nom de corrent elèctric, es mesura en amperes (A),en honor del científic francès André-Marie Ampère.En un circuit elèctric hi circula un corrent d’intensitat 1 A quan és travessat per 3,6 trilionsd’electrons cada segon. La unitat de càrrega elèctrica és el coulomb (C), que equival a lacàrrega de 3,6 trilions d’electrons. Per tant:1A = 1C/1sAlessandro Volta (1745-1827), físic italià.El 1800, com a resultat de les sevesinvestigacions, donà a conèixer laprimera pila elèctrica, que fou unaveritable revolució científica.André-Marie Ampère, científic francès ques’interessà per totes les branques delconeixement, des de la filosofia fins a lafísica. Establí la formulació matemàtica de lamajoria de les lleis de l’electromagnetisme.Resistència elèctricaLa resistència elèctrica és la dificultat que ofereixen elsmaterials al pas del corrent elèctric. La unitat de resistènciaés l’ohm (Ω), en honor del científic alemany Georges SimonOhm.Tots els elements d’un circuit tenen resistència, però normalment l’aparell receptor és el que enté més. Els cables i el generador han de tenir una resistència baixa, que, a efectes pràctics, esconsidera nul·la.La potènciaUna de les característiques més importants dels receptors és la seva potència. La potènciaindica la capacitat d’una màquina per realitzar la seva funció amb més o menys rapidesa.Per exemple, un motor més potent que un altre vol dir que gira més ràpid o que pot suportaresforços més grans.Les màquines i aparells elèctrics també tenen el mateix comportament. Així, tots elsmotors elèctrics transformen l’energia elèctrica en mecànica, però uns ho fan mésràpidament que altres; de la mateixa manera, totes les làmpades la transformen enlumínica, però n’hi ha que fan més llum. Així, doncs, la rapidesa i/o la intensitat ambquè el receptor transforma l’energia depèn de la seva potència.La potència d’un receptor està directament relacionada amb el voltatge i la intensitat ambquè l’alimenta el circuit. La potència es mesura en watts (W), en honor de James Watt.També s’utilitza molt el quilowatt (kW), que equival a 1000 W.La potència és la capacitat que té un receptor derealitzar la seva funció més intensament i/o ambmés rapidesa, i es mesura en watts.
  2. 2. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMagnituds elèctriques fonamentals: ExemplesExemple 1Calcula la potència d’una estufa que, connectada a una tensió de 220 V, és travessat per uncorrent de 10 A d’intensitat.La potència de l’estufa serà:P = V • I = 220 V • 10 A = 2 200 W = 2,2 kWExemple 2Calcula la intensitat que circularà per un circuit que alimenta un motor de 5 500 W connectata una tensió de 220 V.P = V • I , d’on I = P / VPer tant, la intensitat que passarà pel motor és:I = 5 500W / 220V = 25A
  3. 3. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMagnituds elèctriques fonamentalsLa llei d’OhmEn un circuit elèctric, les tres magnituds bàsiques (tensió, intensitat i resistència) estaníntimament relacionades entre si. Aquesta relació es coneix com la llei d’Ohm, en honor deGeorges Simon Ohm, que va ser qui la va enunciar, i diu així:La intensitat del corrent elèctric que circula perun circuit és directament proporcional a la tensióque hi apliquem i inversament proporcional a laresistència que ofereix.Matemàticament, la llei d’Ohm s’expressa de la manera següent:I = V / Ron I és la intensitat expressada en amperes (A); V, la tensió en volts (V), i R, la resistènciaen ohms (Ω). Comprovem-ho experimentalment.
  4. 4. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMagnituds elèctriques fonamentals: exempleDetermina la intensitat que circularà per un receptor de 10 Ω de resistència si elconnectem a un generador que subministra una tensió de 24 V.Aplicant la llei d’Ohm, tenim que:242,410VVI AR= = =Ω
  5. 5. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsCircuits en sèrie, i circuits en paral·lelLa manera de connectar els diferentscircuits, i en cada circuit els diferentselements, té molta importància, ja queafecta les característiques elèctriquesdel circuit i el funcionament delsreceptors que alimenta.Fins ara hem vist circuits alimentats per ungenerador en els quals funciona un solreceptor a la vegada. Però, com hemesmentat, hi ha circuits que disposen dediferents receptors alimentats per ungenerador o més d’un. Aquests elementspoden estar connectats de maneresdiferents: connexió en sèrie, connexióen paral·lel o derivació, i connexiómixta.
  6. 6. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsCircuits en sèrieQuan en un circuit els diferents elementsestan connectats un darrere l’altre demanera que hi circula el mateix correntelèctric, diem que estan connectats ensèrie.La pila, l’interruptor i la làmpadaestan connectats en sèrie.Connexió en sèrie de receptorsEn un circuit que alimenta més d’un receptor, els receptors que estan ensèrie estan connectats un a continuació de l’altre.Seguint el recorregut del corrent en els esquemes, podem deduir que les característiques defuncionament dels receptors connectats en sèrie són les següents:- La intensitat que circula per cada receptor és la mateixa. Per tant, si es desconnecta unreceptor per qualsevol causa, el circuit queda obert, s’interromp el corrent i deixen defuncionar tots els receptors.- La tensió del generador es reparteix entre els receptors de manera directament proporcionala la seva resistència.
  7. 7. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsCircuits en sèrie: AplicacionsLa connexió de receptors en sèrie no té aplicaciópràctica, excepte en la connexió de resistències en elscircuits electrònics i en algunes instal·lacions moltconcretes, com la d’algunes garlandes de bombetesde colors de l’arbre de Nadal.Connexió de piles en sèriePer connectar piles en sèrie es connecten una darrerel’altra, tenint en compte la polaritat, de manera que el polnegatiu d’una pila es connecta al positiu de la següent, iaixí successivament. Al final, queden dos pols lliures, alsquals es connecten els borns del circuit que cal alimentar.En un circuit alimentat per piles en sèrie, com que el corrent ha de passar per cada pila, rebràl’energia de cada una d’elles i, en conseqüència, la tensió subministrada al circuit serà la sumade cadascuna de les piles. Per tant, podem concloure que la connexió de piles en sèrie es faservir per augmentar la tensió que cal subministrar a un circuit.Cal tenir en compte!En la connexió de piles:a) Es recomana fer servir piles deles mateixes característiqueselèctriques.b) No és recomanable substituirparcialment les piles d’un receptorportàtil; quan es canvien, s’han decanviar totes.
  8. 8. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsConnexió en paral·lel o derivacióQuan en un circuit hi ha elements que es connecten de manera que a partir d’un punt de connexióel corrent es reparteix entre aquests elements i es torna a unir a la sortida, diem que aquestselements estan connectats en paral·lel.Si els elements tenen polaritat, com és el cas de lespiles, cal connectar per una banda tots els pols positius iper l’altra tots els negatius.La instal·lació elèctrica d’unedifici (per exemple, la de la tevaescola) està formada perdiferents circuits que han defuncionar independentment, és adir, connectats en paral·lel.
  9. 9. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsConnexió en paral·lel de receptorsEn un circuit que alimenta dos o més receptors, aquests receptors estan connectats en paral·lelsi el corrent es reparteix entre tots ells, de manera que es pot tancar el circuit per cadascun delsreceptors.Observant els esquemes de circuits amb receptors en paral·lel, podem concretar el següent:- Quan per qualsevol anomalia deixa de funcionar un dels receptors, els altrescontinuen funcionant.- Cada receptor rep la mateixa tensió, que és la del generador.Per tant, perquè el funcionament dels receptors connectats en paral·lel sigui el correcte,només han de tenir la mateixa tensió, que la del generador que alimenta el circuit.
  10. 10. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsConnexió en paral·lel: aplicacionsEn la majoria de les instal·lacions elèctriques, els receptors es connecten en paral·lel, perquèaixí tots funcionen a la mateixa tensió. Si un falla, els altres continuen funcionant, i cada receptorpot tenir una potència diferent.Connexió de piles en paral·lelSi connectem dues o més piles de manera que unim tots els polspositius per una banda i tots els pols negatius per l’altra, les hauremconnectat en paral·lel. La tensió d’alimentació del circuit serà la d’unapila (recorda que per fer agrupacions, les piles han de ser de lesmateixes característiques), però el corrent que consumeix el circuit elsubministren entre totes; per tant, podem dir que:En un circuit alimentat per una associació de piles en paral·lel,augmenta l’autonomia de les piles, ja que l’energiaconsumida pel circuit la subministren entre totes a partsiguals.
  11. 11. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsConnexió mixta (sèrie - paral·lel)En l’esquema següent, les làmpades 2 i 3 estan connectades en paral·lel i la làmpada 1 està ensèrie amb elles; aquest tipus de connexió s’anomena connexió mixta.La connexió mixta de receptorsnomés s’utilitza en la connexióde resistències en els circuitselectrònics.També es fa servir per augmentar la tensió d’alimentació ila durada de les piles. Per exemple, en l’associació depiles de la figura, les piles en sèrie de cada branca ensproporcionen més tensió, i la intensitat la subministrenentre les dues branques en paral·lel.Perquè funcionin correctament, cal que el valor de latensió o f.e.m. (força electromotriu) de cada brancasigui el mateix.
  12. 12. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMesura de magnituds elèctriquesQuan facis els muntatges dels circuitselèctrics, és probable que, per alimentar-los, utilitzis una font d’alimentació igual quela de la fotografia o semblant. Aquesta fontporta incorporats dos aparells de mesura,un per saber la tensió, i l’altre per saber laintensitat del CC que subministra al circuit.Hi ha aparells de mesura per a qualsevol de lesmagnituds del circuit elèctric: voltímetres per saber latensió, amperímetres per mesurar la intensitat,ohmímetres per a la resistència, wattímetres per a lapotència…Els aparells de mesura poden ser analògics odigitals. En els primers, el valor de la lectura el dónauna agulla que es desplaça sobre una escalagraduada. En els digitals, s’indica amb nombres queapareixen en un display o pantalla, igual que en lescalculadores.
  13. 13. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsVoltímetrePer mesurar la tensió s’utilitzen els voltímetres. El voltímetre és un aparell que té duespinces o terminals que s’han de posar en contacte entre els dos punts del circuit.Aquesta manera de connectar elvoltímetre s’anomena connexió enparal·lel o derivació. Cal tenirpresent que el valor màxim de latensió que es pot mesurar amb unvoltímetre és el que assenyala elfinal de la seva escala graduada,anomenat valor del fonsd’escala.Hi ha voltímetres per a CC i voltímetresper a CA.Com s’utilitza el voltímetre?1. D’acord amb el corrent del circuit, s’elegeix el mode demesura de CC o de CA.2. Hem d’estar segurs que la tensió que volem mesurar ésinferior a la del fons d’escala que tenim seleccionat al voltímetre.3. Es connecta en paral·lel entre els punts del circuit del qualvolem mesurar la tensió, tenint present que si el circuit és de CCla polaritat del circuit ha de coincidir amb la de l’aparell(normalment, la pinça del positiu és de color vermell i la delnegatiu, de color negre).4. Es llegeix el valor de la tensió, en volts (V).
  14. 14. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsAmperímetrePer mesurar la intensitat que travessa un circuit es fa servir l’amperímetre. Aquest aparells’intercala enmig del circuit, connectat en sèrie, i s’efectua la mesura quan el circuit està tancato en funcionament.Com s’utilitza l’amperímetre?1. D’acord amb el tipus de corrent delcircuit, se selecciona el moe demesura de CC o de CA.2. Hem d’estar segurs que la intensitatque volem mesurar és inferior alvalor del fons d’escala que tenimseleccionat a l’amperímetre.3. Es connecta en sèrie amb el circuit(precaució: si el connectéssim enparal·lel o derivació es podriamalmetre). Si el circuit és de CC, lapolaritat del circuit ha de coincidiramb la de l’amperímetre.4. Es llegeix el valor de la intensitat, enamperes (A).
  15. 15. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsOhmímetreS’utilitza per mesurar la resistència elèctrica d’un circuit, d’un receptor o d’un resistor.1. El valor de R és el mateix per a un circuit CA queCC.2. Cal assegurar-se que al circuit o a la resistènciano hi hagi tensió, ja que això pot provocar eldeteriorament de l’aparell, i la mesura realitzadano seria correcta.3. Es connecta entre els dos punts del component ocircuit del qual volem mesurar la resistència; enaquest cas no hem de tenir en compte la polaritat,ja que hem desconnectat anteriorment qualsevolgenerador del circuit.4. Es llegeix el valor de la resistència, en ohms (Ω).Per mesurar laresistència no caldesconnectar-la.No pot haver-hitensió
  16. 16. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMultímetre o polímetrePer mesurar tensions i intensitats, els tècnics elèctrics empren elmultímetre o polímetre, també conegut amb el nom de tèster, jaque és un aparell que porta integrades aquestes dues funcions, juntamb altres com, per exemple, la mesura de resistències, capacitats ialtres mesures compostes.Els multímetres solen tenir diverses escales per a cadascuna de lesmagnituds que es volen mesurar, i poden utilitzar-se tant en circuitsde CC com de CA. N’hi ha d’analògics i de digitals.Els multímetres no tenen un símbol específic, sinó que en elscircuits es representa la funció que fan, com per exemple la devoltímetre, amperímetre, etc.S’han de configurar per executar les diferents funcions, per això tenen els elementssegüents:•Un interruptor general amb les posicions ON/OFF (connectat, desconnectat).•Un commutador amb les posicions CA/CC per seleccionar el tipus de corrent que esvol mesurar. De vegades aquesta funció es troba en el mateix selector.•Un selector giratori que permet seleccionar la magnitud que es vol mesurar (tensió,intensitat, etc.) i el seu fons d’escala.•Uns borns i dos cables terminals per a la connexió de l’aparell al circuit.
  17. 17. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsEfectes del corrent elèctricEn un circuit no podem veure el pas del corrent elèctric, però el podem detectar per la presènciadels seus efectes tèrmics, lluminosos, magnètics, acústics, dinàmics, etc.Efectes tèrmicsSegurament deus haver notat que una bombeta o qualsevol aparell, si estan molt de tempsfuncionant, s’escalfen, i més quan augmenta la intensitat del corrent. Aquest fenomen és elque s’anomena efecte Joule.En els circuits elèctrics el pas del corrent sempre provoca un despreniment de calor, queaugmentarà com més elevat sigui el corrent elèctric que hi circula i més estona duri laconnexió. Molts aparells elèctrics es fonamenten en l’efecte Joule: estufes, torradores de pa,forns elèctrics, etc. La seva funció és transformar l’energia elèctrica en calor. Dues aplicacionsparticulars de l’efecte Joule són les làmpades d’incandescència i els fusibles.Làmpades d’incandescènciaL’enllumenat artificial amb corrent elèctric s’inicia a partir de l’any1879, en què Thomas Alva Edison, inventor americà, construeix unalàmpada d’incandescència amb filament de carbó i es dedica afabricar-la en sèrie.Actualment, les làmpades incandescents consten d’una ampolla devidre d’alta puresa dins de la qual hi ha un filament de tungstè(també conegut amb el nom de wolframi), que és un metall amb unpunt de fusió elevat (3400 ºC) i una alta resistència elèctrica. Enpassar-hi el corrent elèctric, el filament s’escalfa fins a temperaturesd’entre 2000 i 3000 ºC, i es produeix el fenomen de laincandescència, segons el qual el filament emet radiacionslluminoses intenses com a conseqüència de l’alta temperatura a quèes troba. Per tal que el filament no es malmeti, dins l’ampolla devidre hi ha una barreja de gasos com l’argó i el nitrogen. L’ampollaes tanca amb un casquet que, a més de la rosca per a la fixació dela làmpada, porta els contactes elèctrics que donen el corrent alfilament.Els fusiblesUna de les conseqüències del despreniment de calor en els circuitselèctrics són els curtcircuits. El curtcircuit es produeix quan elcorrent elèctric va d’un pol del generador a l’altre sense passar percap receptor. Com ja hem comentat, els receptors són elsdispositius que tenen més resistència. Per tant, si no n’hi ha cap, elcorrent elèctric no troba a penes resistència i circula amb moltafacilitat, fet que comporta un gran despreniment d’energia caloríficaque pot arribar a cremar tot el circuit. Per això, els curtcircuitspoden provocar incendis i malmetre aparells i instal·lacions.Un curtcircuit, per tant, és un accident que es produeixen un circuit elèctric quan el corrent elèctric va d’un pol al’altre del generador sense passar per cap receptor, fetque provoca un gran despreniment d’escalfor que potresultar perillós.Els curtcircuits són els accidents més perillosos que es produeixen enels circuits elèctrics, ja que la gran quantitat de calor despresa amb lapresència, la majoria de vegades, de guspires és la causa de moltsincendis. Per evitar els efectes destructius dels curtcircuits, s’utilitzenels fusibles.Els fusibles són els elements de protecció més antics utilitzats en elscircuits elèctrics. Es fonamenten en l’efecte Joule. Construïts amb unmaterial conductor de baix punt de fusió, es col·loquen a l’inici de lainstal·lació i al costat de l’aparell o circuit que es vol protegir; si esprodueix un curtcircuit, els fusibles detecten l’augment de temperaturai es fonen, de manera que el circuit queda obert, cessa el corrent is’eviten altres conseqüències.Els fusibles van col·locats en el portafusibles que conté els terminals de connexió. Normalments’hi marca la intensitat màxima que són capaços de suportar de manera permanent.
  18. 18. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsEfectes del corrent elèctricEfectes magnèticsUn dels efectes més importants del corrent elèctric és el magnetisme que provoca. Es potcomprovar pràcticament que el pas del corrent elèctric per un conductor genera un campmagnètic que té les mateixes propietats que el camp magnètic dels imants naturals.Durant molts segles el fenomen del magnetisme va servir per fer experiències curioses,però sense cap mena d’aplicació pràctica. Fins al principi del segle XIX, primer ambl’experiment d’Oersted i anys més tard amb el de Michael Faraday, no es va fer evidentla relació entre l’electricitat i el magnetisme, l’anomenat electromagnetismeL’electromagnetisme és la ciència que estudia larelació entre el corrent elèctric i els camps magnètics.L’electromagnetisme: els electroimantsSabem que tot conductor recorregut per un corrent elèctric crea un camp magnètic.Aquest camp és el que va fer moure la brúixola en l’experiment d’Oersted, en interaccionarels dos camps magnètics, tal com succeeix en acostar dos imants.En circular un corrent elèctric per un conductor,es crea un camp magnètic de forma circular alseu voltant que es va afeblint a mesura que ens n’allunyem; per tant, les línies de força que elrepresenten formen cercles concèntrics cada vegada més separats.Si enrotllem un conductor elèctric formant una volta o espira al costat d’una altra, hauremconstruït una bobina. En connectar els seus extrems a una pila, els camps magnètics creatsper cada espira se sumen a l’interior de la bobina. El resultat és un camp magnètic similar ald’un imant rectangular, amb un pol nord en un extrem i un pol sud a l’altre. Si s’inverteix lapolaritat de l’alimentació, els pols canvien de posició.Si a l’interior de la bobina hi col·loquem un nucli de ferro, en fer circular el corrent elèctric perla bobina quedarà magnetitzat, i el camp magnètic es farà molt més intens que sense nucli,en concentrar-se en el nucli el camp creat per la bobina. Haurem construït un electroimant.El camp magnètic creat per la bobina es reforça considerablement en col·locar-hi un nucli dematerial ferromagnètic.Un electroimant és un imant artificial temporal, ja quenomés actua com a imant quan hi circula el corrent elèctric.Està format per una bobina de coure i un nucli de ferro.El nucli es construeix de ferro dolç, un acer que, pràcticament, perd tot el magnetisme quanno circula corrent per la bobina.Les bobines es fan amb fil de bobinar, fil de coure d’un sol conductor recobert per una finacapa de vernís (esmaltat) que actua d’aïllant i que permet reduir les dimensions de lesbobines, que solen tenir moltes voltes o espires.Com hem vist, a diferència dels imants permanents, els electroimants es poden governartancant o obrint el circuit d’alimentació. A més, es poden obtenir camps magnètics moltintensos a base de construir bobines amb moltes voltes o espires i fent-hi circular correntselevats.Els electroimants són una de les grans aplicacions de l’electromagnetisme; s’utilitzen enmultitud d’aparells i màquines: timbres, relés, panys dels porters automàtics, frens elèctrics decamions i autocars, grues per aixecar ferralla; és a dir, qualsevol aparell que necessiti un campmagnètic intens i governable.
  19. 19. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesLes màquines electromagnètiques més importants són els generadors i els motors.Generadors electromagnèticsUn generador electromagnètic és una màquina motriu quetransforma l’energia mecànica en energia elèctrica.Els generadors electromagnètics es basen en el fenomen conegut com a induccióelectromagnètica.La inducció electromagnètica és el fenomen pel qual, enmoure un imant dins d’una bobina de fil conductor o al’inrevés, es genera (indueix) un corrent elèctric a la bobina.
  20. 20. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesGeneradors electromagnèticsEl circuit on es genera el corrent, la bobina en el nostre cas, s’anomena induït, i el que crea elcamp magnètic, l’imant, inductor. Normalment, per induir o generar el corrent elèctric a partirdel fenomen de la inducció, el que es fa és fer girar una o diverses bobines dins del campmagnètic provocat per dos imants o electroimants. Per això, els generadors electromagnèticsconsten bàsicament de dues parts: una fixa, l’estator, i una altra de giratòria, el rotor.A l’estator hi ha l’inductor, que és la part delgenerador que crea el camp magnètic permitjà d’imants permanents o d’electroimants.Generalment, s’utilitzen electroimants perquèpermeten obtenir camps magnètics mésintensos i perquè es pot regular la intensitatdel camp magnètic variant la intensitat delcorrent elèctric que alimenta les bobines delselectroimants.Al rotor, s’hi col·loca l’induït, que està formatper un o diversos circuits bobinats en elsquals es genera el corrent elèctric, que passaal circuit exterior a través del col·lectorformat per les lamel·les i les escombretes.
  21. 21. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesGeneradors electromagnèticsHi ha dues classes de generadors electromagnètics: els alternadors i les dinamos. Elsalternadors generen un corrent altern (CA), i s’utilitzen a les centrals elèctriques. Lesdinamos generen un corrent continu (CC); actualment s’utilitzen poc, perquè molts delsaparells portàtils que funcionen amb CC (telèfons mòbils, ordinadors, etc.) utilitzen piles obateries que es carreguen amb un aparell, el carregador, que transforma el CA en CC.
  22. 22. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesMotors elèctricsUn motor elèctric és una màquina motriu que transformal’energia elèctrica en energia mecànica.Els motors elèctrics formen part de lamajoria de màquines del nostre entorn.N’hi ha de molt petits, com els de lesjoguines o els dels ordinadors, i també demolt grans, com els de les màquines detren. La raó de l’àmplia i variada utilitzaciódels motors elèctrics és que sónmàquines de construcció mecànicasenzilla, la qual cosa fa que tinguinpoques avaries, un funcionament moltfiable i que necessitin poc manteniment.A més, tenen un rendiment elevat, quepot ser superior al 95% en els gransmotors, mentre que el dels motors tèrmicsarriba com a màxim al 40%.
  23. 23. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesParts constitutives dels motorsEls motors, com els generadors, des d’un punt de vistaelèctric estan formats per l’induït i l’inductor, i des d’unpunt de vista mecànic, per l’estator i el rotor. Engeneral, l’inductor és a l’estator i l’induït al rotor.Acciódel camp magnètic d’uns imants sobre un conductor.Els motors de CC tenen la mateixa constitució que lesdinamos (figura 7), ja que es fonamenten en la sevareversibilitat: l’estator, format per imants o perelectroimants, i el rotor, constituït per les bobines del’induït, les quals reben el corrent d’alimentaciómitjançant el conjunt col·lector de lamel·les-escombretes.
  24. 24. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesFuncionament dels motorsEls motors elèctrics es basen en el següent fenomen:Si posem un fil conductor per on circula un corrent elèctricentre el pols d’un imant, apareix una força de repulsió que tétendència a desplaçar el fil fora del camp magnètic del’imant. Segons el sentit del corrent en el fil conductor eldesplaça cap a un costat o cap a l’altre.Aquest fenomen s’explica perquè el camp magnètic creat pelcorrent elèctric al voltant del conductor interacciona amb elcamp magnètic de l’imant, de manera que, a un costat del fil,es reforça el camp magnètic (els dos camps tenen el mateixsentit i se sumen els efectes), i a l’altre, s’afebleix (els campstenen sentit contrari i es resten els efectes); com a resultat,apareix una força de repulsió que tendeix a desplaçar elconductor fora del camp magnètic pel costat en què aquests’afebleix.D’altra banda, s’ha comprovat que com més gran és la intensitat del corrent que circula pelconductor, més intens és el camp magnètic i més llarg és el conductor, més gran és la forçade repulsió que es genera entre ells.Llavors, el funcionament dels motors de CC es fonamenta en la interacció del camp magnèticde l’estator amb el del rotor. A la figura de l’esquerra, hi ha representat un motor de CCelemental. El rotor està format per una o diverses espires giratòries que s’alimenten amb un CCper mitjà del col·lector de lamel·les i les escombretes. Els dos costats de l’espira són elsconductors que se situen davant dels pols i que en ser recorreguts pel corrent elèctricexperimenten una força de repulsió l’un en un sentit i l’altre en sentit contrari, de manera queels obliga a girar, ja que no poden fer cap altre moviment.El corrent del circuit d’alimentació arriba a l’espira giratòria a través de les escombretes i leslamel·les del col·lector. El camp magnètic dels pols de l’estator rebutja els conductors formatspels costats de l’espira (rotor) obligant-la a girar.La funció del col·lector de lamel·les és fer que el corrent del conductor que està davant d’un polsempre tingui el mateix sentit (tant si hi està el costat vermell de l’espira, com si hi està el blau).Així, en el nostre cas (figura 9, dreta), la força resultant sobre el conductor que està davant del polnord sempre anirà a l’esquerra, i la del conductor que està davant del pol sud cap a la dreta; com aconseqüència d’aquest parell de forces, iguals i de sentit contrari, l’espira girarà en sentit antihorariindefinidament.Per invertir el sentit del gir d’un motor de CC d’imants permanents només cal invertir la polaritat dela pila o canviar els pols magnètics de l’estator de posició. Tant en un cas com en l’altre, les forcesde repulsió sobre els conductors del rotor canvien de sentit i fan girar el motor en sentit contrari.
  25. 25. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesAplicacionsLa utilització dels motors elèctrics com a font de forçamotriu és fonamental. Es calcula que el 75% de l’energiaelèctrica consumida actualment s’utilitza per obtenirenergia mecànica, i la resta es transforma bàsicament enllum i calor. Només cal que observis la quantitatd’electrodomèstics amb motor que hi ha a casa teva:rentadora, batedora, molinet de cafè, ventilador, raspallde dents, etc. En funció del tipus de corrent utilitzatparlem dels motors de corrent continu i els motors decorrent altern.Els motors de corrent continu s’utilitzen per a les joguines iels aparells electrònics. També es fan servir en el circuitelèctric de l’automòbil: per engegar-lo i per accionar elnetejavidres, els vidres de les finestres, l’equip declimatització, etc. En canvi, els de corrent altern trifàsics sónels motors industrials per excel·lència, i els monofàsics hosón per accionar els electrodomèstics.Un altre tipus de motor molt utilitzat és el motor universal, que tant pot funcionar alimentat ambCC com amb CA. És el motor ideal per accionar màquines petites que necessiten una freqüènciade rotació elevada, com ara les eines portàtils o els trepants, i electrodomèstics, com l’aspiradora,la batedora, la màquina d’afaitar, etc. La seva constitució és semblant a la dels motors de CC.
  26. 26. Magnituds elèctriques fonamentals. Circuits i motors elèctricsMàquines electromagnètiquesMotor de repulsióAquest és un model diferent de motor elemental de CC.Fixa’t que en el rotor hem substituït l’espira per unabobina amb nucli, és a dir, un electroimant giratori (elcamp magnètic creat en el rotor és més intens), i que lacommutació en el col·lector de lamel·les (que provoca elcanvi de sentit del corrent i de la polaritat de la bobina)es produeix quan el rotor és perpendicular als polsinductors. Aquest motor funciona per les forcesd’atracció i repulsió que, alternativament, cada quart devolta, el camp magnètic de l’estator provoca sobre elrotor.Quan el rotor és paral·lel al sistema inductor (posició 1) s’estableixen forces d’atracció entreels pols de diferent nom de l’estator i del rotor, que fan girar la bobina fins que restaperpendicular a l’estator (posició 2), moment en què canvien els pols de la bobina, atès ques’inverteix el sentit del corrent a la bobina. En conseqüència, davant de cada pol de l’estator hiha un pol de la bobina del mateix nom; ara es produeixen forces de repulsió sobre els pols dela bobina, que, per inèrcia, la fan girar en el mateix sentit que ja girava, fins que quedaparal·lela a l’estator i s’estableixen, altra vegada, forces d’atracció que fan que es repeteixi elsemicicle i el rotor giri indefinidament mentre estigui alimentat per la pila.En connectar la pila al rotor, és necessari donar-li un impuls amb la mà, en el sentit adequat,per vèncer la inèrcia del rotor i aconseguir que comenci a girar. Podràs comprovar que, encanviar els pols magnètics de l’estator de posició, o la polaritat de la pila, s’inverteix el sentitdel gir del rotor.
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×