3 CONSTRUCCIÓN DE UN MOTOR ELÉCTRICO

PROYECTO

El motor que describimos en esta páginase llama motor Gaviña (el nombre de sucreador), y te lo ofrecemos comoadivinanza. ¿Sabrías explicar cómofunciona?

Datos para tu reflexión: un cable de lapila va al tornillo de abajo, en el quedescansa el eje. El otro cable va a laescobilla que sobresale por debajo de losimanes. Los extremos de la bobina tocanen las dos del gas que sobresalen porarriba.

Los extremosde la bobinatienen elesmalte lijado

Si enrollamos una tira de papel sobre la tabla, labobina se podrá sacar con facilidad.

Tornillosobre el quedescansa eleje

Unión conhilo ypegamento

Eje dealambre

Escobillaconstruida conun tubo metálico

Corcho omaderaImán

Tubo deplástico(aislante)

Delgasconstruidascon la chapadel polo deuna pila depetaca

1 Construir un electroimán.

2 Construir uno de los motores eléctricos que se describen enestas páginas.

1 Diseñar y construir un motor eléctrico, diferente de los que se describenen el texto.

2 Emplear dicho motor para mover uno o varios mecanismos.

ENTRENAMIENTO PREVIO

PROPUESTA DE TRABAJO

El motor Dragón II.

El rotor es la parte del motor que da vueltas. Normalmente, en losmotores de corriente continua el rotor está hecho con bobinas, ylos imanes se sitúan en la parte estática (estator), pero en este ca-so se va a hacer a la inversa.

Para la construcción del rotor vamos a necesitar tres imanes co-rrientes, de los que se emplean para sujetar puertas de armariopoco pesadas. Si los tienes que comprar, elige imanes que se pue-dan desmontar, es decir, aquellos cuya carcasa de plástico permi-ta extraer con facilidad la ferrita magnética de su interior (fig. 1).

La siguiente tarea consiste en partir por la mitad cada uno de lostrozos de ferrita. Se trata de un material bastante duro que se parti-rá bien si lo preparamos todo convenientemente. Un buen procedi-miento consiste en apoyar los extremos de la pieza sobre dos obje-tos iguales, por ejemplo dos trozos de cartón, y, a continuación, darun golpe seco en el centro. Como nunca podemos asegurar nues-tra puntería, no parece mal procedimiento colocar un martillo pe-queño en el centro del trozo de ferrita y golpear sobre él con unmartillo mayor (fig. 2).

Como eje, vamos a utilizar el alambre de un imperdible grande,aunque serviría cualquier alambre fuerte, brillante y desprovisto deesmalte o pintura.

Enderezamos el alambre, pero no del todo; conviene que en el cen-tro quede alguna zona curva (lo ideal es que tenga forma de S) yque cumpla las condiciones siguientes:

a) A pesar de sus curvas, la pieza de alambre debe ser plana, demanera que si la dejamos sobre una mesa toda ella toque en lasuperficie de apoyo. Si tienes dificultades para lograrlo, al menosla zona central debe ser plana.

b) La S debe ser un poco más pequeña que las chapas de hierroque estaban en contacto con la ferrita magnética antes de des-montar el imán.

c) Los tramos rectos deben formar parte de la misma recta; es decir,deben ser uno prolongación del otro.

3PROYECTO

CONSTRUCCIÓN DEL ROTOR

ENTRENAMIENTO PREVIOAntes de diseñar y construir tu propio motor vas a realizar una la-bor de entrenamiento que consiste en la construcción la versiónsencilla del motor Dragón. Decimos la versión sencilla puestoque luego se describirá otra versión un poco más compleja (elmotor Dragón II), que no es obligatorio que realices.

El motor Dragón II arranca mejor y tiene más fuerza; no obstante,el Dragón I funciona muy bien, no es de construcción complicada ylas medidas y la colocación de las piezas no influyen demasiadoen el resultado.

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

El motor Dragón I.

Los soportes van a estar formados por dos piezas de lámina metá-lica, preferiblemente iguales y con un agujero en el extremo. Sedebe procurar que esta lámina sea de un metal que no contengahierro, para evitar que los imanes del rotor sean atraídos por lossoportes y ello lo frene un poco en su rotación. Servirá cualquiermetal que no sea atraído por los imanes, como ocurre con el alu-minio, el cobre, el latón... Ciertamente, con soporte de hierro (hoja-lata) el motor también funciona, pero baja un poco su rendimientoy nuestras posibilidades de control sobre él.

El agujero para el eje se puede practicar con ayuda de un clavo y unmartillo. Es bueno eliminar las rebabas que se formen, bien limando,bien remachándolas. Hay que tener en cuenta que si se remachan,habrá que repetir varias veces la operación de introducir el clavo pa-ra evitar que el agujero se cierre o que se formen nuevas rebabas.

Los soportes se pueden pegar, atornillar o clavar a una base, porejemplo, de madera.

Este es el momento de doblar el alambre para formar la manivela (fi-gura 6). Nos ayudaremos de unos alicates, para retener el alambre demanera que el doblez, que realizaremos con los dedos, no pase haciael interior, torciendo el alambre que se encuentra entre los soportes.

Otro elemento importante del estator es el electroimán. Lo pode-mos fabricar enrollando cable (el ideal es el cable esmaltado, dediámetro un poco inferior a medio milímetro) alrededor de un clavo,entre dos soportes que hayamos preparado previamente. Enrolla-mos no menos de 10 metros de cable con las espiras bien ordena-das, con el fin de que la bobina no engorde demasiado: con el mis-mo cable entran menos espiras en una bobina gorda y hueca queen otra bien ordenada y apretada. La fuerza del electroimán depen-de del número de espiras y no de la longitud del cable utilizado.

Una vez fabricado, pegamos el electroimán de modo que quede lomás cerca posible de los imanes, pero evitando que cuando girencon mucha velocidad quepa la posibilidad de que rocen con el clavo.En estas condiciones, uno de los polos del rotor se dirigirá hacia elelectroimán.

Para el siguiente paso necesitaremos un tornillo de banco, unapistola de pegamento termofusible y dos de los rectángulos de hie-rro antes citados. Con ayuda de ese pegamento formamos unsandwich con los dos hierros y la S, de manera que todo el alambreque sobresale parece estar en línea recta. Hasta que el pegamentose enfríe, lo mantenemos bajo presión con ayuda del tornillo, paraque exista buen contacto entre las tres piezas. A continuación, su-perponemos, ampliando el sandwich, tres trozos de imán por cadalado. Siempre se deben tocar entre sí polos contrarios, es decir, losimanes deben ponerse tal y como ellos tienden a juntarse; sería im-posible colocar alguno de los imanes en cualquier otra posición,puesto que él mismo se separaría de los demás.

El conjunto se fija con cinta adhesiva bien apretada. Para que lasroturas del imán no corten la cinta adhesiva, procuramos que estoscortes queden hacia el lateral (fig. 5). Con esto queda terminado elrotor, en espera sólo de un doblez en forma de manivela que reali-zaremos preferentemente cuando el eje ya esté colocado en sussoportes (fig. 6).

CONSTRUCCIÓN DEL ESTATOR

Figura 4.

Figura 5.

Figura 6.

Figura 7.

Figura 8.

Manivela

3PROYECTO

COLOCACIÓN DE LAS ESCOBILLAS

PRUEBA DEL MOTOR

Ya se puede considerar terminado el Dragón I; sin embargo, el colmo del éxito se lo-gra cuando se consigue dejar la escobilla apoyada en la base y aun así funciona. Esbastante complicado colocar bien la escobilla, puesto que se debe conocer cuál esel ángulo óptimo para su inclinación y lograr la presión más adecuada. No es mal re-curso utilizar cable monofilar recubierto de plástico; para ello pelaremos unos 12 cmde cable que, a continuación, enrollaremos para formar un cable grueso. El últimotramo no se enrolla, y será la zona encargada de rozar con la manivela (fig. 10).

Cuando se conoce bien la inclinación ideal de una escobilla, parece preferible do-blar el eje intentando evitar que se nos parta el alambre, de forma que las escobi-llas puedan permanecer en vertical cuando el motor gira a máxima velocidad.

Después de construir el rotor y el estator, estamos en condiciones de probar el mo-tor. Para ello conectamos los cables de la manera siguiente: un cable del electroi-mán a la pila; el otro, a uno de los soportes metálicos (fig. 9). Se pueden utilizar pin-zas de cocodrilo para asegurar estas conexiones. Un tercer cable tiene pelados dosde sus extremos, uno va a la pila y con el otro tocamos suavemente en la manivela.

Si el motor no arranca le damos un pequeño giro inicial al rotor, y si aun así noarranca, cambiamos los polos de la pila. Si ocurriese que el motor no hace el másmínimo conato de moverse y no se ve ninguna chispa en la zona del colector (es-cobilla y manivela) deberíamos comprobar, con ayuda de una bombilla (situada en-tre la escobilla y la manivela), que no hay fallos de conducción: cable esmaltadomal pelado, uniones internas del cable esmaltado no peladas, soportes de materialno conductor; etc.

Cuando ya funcione el motor, será importante comprobar cuál es la posición de la es-cobilla en la que tiene mejor rendimiento. Probamos con la escobilla en posición hori-zontal, con la escobilla vertical, con escobillas en diferentes posturas de inclinación...siempre procurando que la escobilla no toque todo el tiempo la manivela, sino sola-mente en la mitad de su recorrido. Pronto se verá cuál es la presión óptima que sedebe ejercer con este cable y cuál es el mejor ángulo de inclinación de la escobilla.

Figura 11.

Escobilla

Figura 10.

Figura 9.

Está provisto de dos escobillas y dos pilas, con lo cual aparecen fenómenos dedoble repulsión en cada ciclo, (movimiento por atracción) con lo que el rendimien-to del motor mejora considerablemente y debe arrancar siempre de forma espon-tánea.

Debe evitarse que las dos escobillas toquen simultáneamente la manivela, puestoque eso provoca un cortocircuito que gasta rápidamente las dos pilas. Cualquier ti-po de separador entre las escobillas nos puede asegurar que nunca llegarán a to-carse. En el dibujo se aprecia que la instalación de las dos pilas es así:

• Un cable del electroimán toca el soporte.

• El otro cable toca a la vez un polo de cada pila (son polos contrarios).

• El polo sobrante va desde una pila a una escobilla.

• El sobrante va desde la otra pila a la otra escobilla.

EL MOTOR DRAGÓN II

El motor Dragón I gira a base de repulsiones entre el electroimán y el imán, y a ve-ces no arranca bien, puesto que el imán se queda orientado perfectamente hacia lacabeza del clavo del electroimán y al querer arrancar se encuentra en punto muer-to (eje, imanes y clavo en línea recta) este punto muerto se puede evitar poniendouna plaquita de hierro debajo de la cabeza del electroimán, lo que desplazará unpoco a los imanes del rotor y el arranque espontáneo mejorará considerablemente.

Si queremos asegurarnos de que este motor va a arrancar cuando sea conectadoa la corriente, procuraremos que se pare en la posición de repulsión y no en sucontraria.

El rendimiento del motor mejora asombrosamente si añadimos un poco de grasa oaceite en la zona de las escobillas y en el eje.

Dependiendo de las holguras, puede ser bueno conectar entre sí los dos soportescon un cable, a fin de mejorar la unión eléctrica entre los soportes y el eje manivela.

Figura 12.

Figura 13.