PRÀCTICA AL TALLER

Aquí teniu la pràctica que vam dissenyar en grup per a la unitat didàctica de Màquines Elèctriques, corresponent al curs de 2n de Batxillerat.

Consisteix en la construcció d'un motor elèctric amb corrent contínua.

1. TEMA:

Màquines elèctriques.

2. OBJECTIUS FORMATIUS :

En finalitzar aquesta pràctica, l’alumne serà capaç de:

-          Construir un motor elèctric molt senzill amb corrent continua.

-          Identificar les seves parts.

-          Descriure el principi del seu funcionament.

-          Reflexionar sobre el funcionament d’aquest tipus de motor i del paper que juga cadascun dels seus components.

-          Executar una aplicació pràctica del motor

3. PROCEDIMENT:

3.1. LLEGEIX TOTA LA PRÀCTICA: Temps: 5 minuts.

3.2.MATERIALS I EINES NECESSÀRIES:

Materials:

- fil de coure esmaltat de 0,9 mm de diàmetre

- imants de neodimi

- 4 clips

- 2 cargols

- 1 base de fusta

- dos fils de cable de secció 1 mm

- 1 pila de  petaca de 4,5 V o de 9 V

- 1 cilindre de plàstic de diàmetre 34 mm

- brúixola

Eines:

- regla

- barrina

- tornavís

- alicates de tall i pla

- cúter/tisores

- pelacables

3.3. MUNTATGE. DIVIDIU EL GRUP EN PARELLES.  CADA PARELLA CONSTRUIRÀ UN MOTOR.

PAS 1. CONFORMACIÓ DE LES ESCOMBRETES

Temps: 8  minuts

Desplegueu un clip, amb l’ajuda d’unes alicates,  seguint els passos  indicats a la fotografia,  per tal de confeccionar un dels suports  del  futur rotor Repetiu l’operació  amb un segon clip de forma que quedi exactament igual però amb la base simètrica. És important que quedin a la mateixa alçada o el rotor  quedarà inclinat.

Podeu consultar la fotografia de les dues escombretes al pas 2.3  per entendre els motius d’aquesta forma:

PAS 2. CONFORMACIÓ DE LA BASE Temps: 15 minuts 2.1. Utilitzant la barrina, realitzeu dos forats a la base separats per una distància de 6  cm.

2.2. Peleu els dos extrems dels dos cables. A un  extrem de cada cable podeu  col·locar un clip per facilitar la futura connexió amb la pila 2.3. Enrosqueu un extrem del cable  en el cap d’un dels cargol i col·loqueu aquest  en un dels forats de la fusta. Enganxeu també una de les escombretes al cargol i enrosqueu-la amb força amb l’ajuda del tornavís. Comproveu que l’escombreta ha quedat vertical i ferma. Repetiu l’operació amb l’altre costat. PAS 3. CONFECCIÓ DEL ROTOR Temps: 15 minuts 3.1. Envolteu el fil de coure esmaltat en el  tub de plàstic de 34 mm de diàmetre per confeccionar  la bobina corresponent al rotor (unes 15 voltes). Haureu de prestar especial atenció als extrems  que han de quedar ben rectes seguint el diàmetre de la bobina tal i com s’indica a la fotografia. Recomanació: Podeu  deixar un dels eixos una mica més llarg per distingir-lo de l’altre (que com veurem a continuació,  serà necessari). 3.2. IMPORTANT: En un dels extrems l’esmalt s’ha de retirar completament raspant amb el cúter. A l’altre extrem s’ha de retirar ÚNICAMENT LA MEITAT de l’esmalt (col·locant la bobina en posició  plana sobre la taula). PAS 4. MUNTATGE FINAL DEL MOTOR Temps: 10 minuts 4.1. Col·loqueu la bobina (rotor) amb l’esmalt convenientment retirat  (col·lector) sobre els suports (escombretes). Comproveu que els seus extrems quedin paral·lels a la base. Col·loqueu  l’imant (estator) sota la bobina. Connecteu els cables a la font l’alimentació i..   a  experimentar!! NOTA: SI EL MOTOR NO FUNCIONA EN CAP DE LES SEVES COMBINACIONS... FEU LES COMPROVACIONS SEGÜENTS: 1. Potser algun cable no està ben connectat o hi ha un curtcircuit, comproveu una altra vegada els punts de connexió. 2. És molt important que el rascat dels cables dels extrems s’hagi fet correctament. Torneu a revisar el pas 3.2. 3. Verifiqueu que el rotor estigui ben equilibrat, que l’eix no estigui excessivament tort o descentrat. Milloreu la seva  alineació  amb les  alicates si és necessari. 4. Aixequeu més l’imant (afegint altres imants) o modifiqueu la seva posició.

PAS 5. EXPERIMENTA  Temps: 20 minuts
1.Amb el motor connectat  a la pila (en el sentit de corrent que vulguis ) col·loqueu els elements del motor en les següents posicions i comproveu què passa. Anoteu els resultats. Si el motor gira, anoteu també la direcció de gir. NOTA: La bobina s’haurà de col·locar preferiblement en   posició vertical per  comprovar la seva reacció.
1.1. -Col·lector (l’eix de la bobina amb l’esmalt mig raspat)  col·locat sobre l’escombreta dreta . - Imant amb el pol Sud mirant cap a la bobina (veure NOTA per identificar els pols de l’imant  al final d’aquesta taula).
1.2.  -Col·lector  col·locat sobre l’escombreta dreta . - Imant amb el pol Nord mirant cap a la bobina.
1.3. -Col·lector  col·locat sobre l’escombreta esquerra . - Imant amb el pol Sud mirant cap a la bobina.
1.4.  -Col·lector  col·locat sobre l’escombreta esquerra . - Imant amb el pol Nord  mirant cap a la bobina.
2.Ara modifiqueu el sentit de gir del circuit i torneu a comprovar què passa, anotant els resultats.
2.1   -Col·lector)  col·locat sobre l’escombreta dreta . - Imant amb el pol Sud mirant cap a la bobina.
2.2. -Col·lector  col·locat sobre l’escombreta dreta .        - Imant amb el pol Nord mirant cap a la bobina.
2.3. -Col·lector  col·locat sobre l’escombreta esquerra .        - Imant amb el pol Sud mirant cap a la bobina.
2.4.   -Col·lector  col·locat sobre l’escombreta esquerra . - Imant amb el pol Nord  mirant cap a la bobina.

NOTA: Haureu d’identificar els pols de l’imant amb l’ajuda de la brúixola.  (Podeu escriure sobre els imants amb llapis per fer-ho) En el cas de la brúixola facilitada a la pràctica la part platejada de l’agulla apunta al nord, mentre que la part vermella apunta al sud.

PAS 6. APLICACIÓ PRÀCTICA DEL MOTOR 

Sense temps pautat: A desenvolupar en  horari extraescolar.

Executeu una aplicació pràctica per aquest motor que heu construït

Podeu construir un ventilador o fer la vostra pròpia proposta d’aplicació  pràctica del motor

Si opteu pel ventilador només caldrà:

1.        Desembolicar una espira de la bobina (del costat on no tenim el col·lector) 

2.       Construir unes hèlix de cartró doblegant  cada aspa cap al mateix costat

3.       Utilitzar la barrina per fer dos forats simètrics al centre de les aspes

4.       Fer passar l’eix del motor per un dels forats, doblegant-lo per fer-lo passar pel segon forat

Encendre el teu nou ventilador!

4. RESULTATS DERIVATS:

Després d’haver fet aquesta muntatge EN PARELLES, haureu de ser capaços d’identificar les parts del motor i reflexionar sobre com i per què funciona. Així doncs, contestareu EN GRUP les preguntes següents.  Podreu buscar la informació que necessiteu en internet. Tingueu en compte el temps que us resta per poder finalitzar tota la pràctica; compteu que per poder puntuar-la sencera han d’estar finalitzats tots els apartats. Temps previst: 45 min.

a) El motor us  ha funcionat bé? L’heu aconseguit fer girar? En cas contrari, indiqueu quins són els problemes que heu tingut i per què creieu que us ha passat.

b) Com funciona el motor que has construït?

c) Per què cal raspar totalment un dels extrems i en canvi, l’altre només la meitat?

d) Com creieu  que es podria fer que el motor girés més ràpidament?

e) Identifiqueu les parts principals del motor i relacioneu-les amb els materials reals utilitzats.

Rotor-

Col·lector -

Escombretes -

Estator -

Font d'alimentació –

f)  Quines conclusions extraieu de l’experimentació (PAS 5) del procediment? Quin és l'element clau del sentit del gir? De quina famosa llei depèn?

5. COM VALOREM EL TEU TREBALL?:

Definim a continuació de quina manera es puntuarà la pràctica:

a)      Els alumnes han executat un motor amb les característiques físiques descrites  i acompleix  les mesures fixades a l’enunciat. Valor: 10% nota final.

b)      Els alumnes utilitzen  bé i amb seguretat les eines per fer la construcció del motor. Valor: 5% nota final.

c)       El grup és ordenat i curós amb els materials, els utilitza bé, optimitzant les quantitats i té cura de les parts del motor que ja ha anat fent. Valor: 5% nota final.

d)      L’aparença del motor és bona. Valor: 5% nota final.

e)      S’han tingut en compte els punts on es feien més èmfasis a l’explicació de la pràctica. Valor: 10% nota final.

f)       L’alumne sap respondre a les preguntes de l’apartat 4. Valor: 35% nota final.

g)      Finalment el motor funciona sense problemes. Valor: 5% nota final.

h)      S’han contestat totes les preguntes de l’apartat experimenta i s’ha apuntat a les caselles laterals tot el que han anat trobant seguint les indicacions. Valor: 15 % nota final.

i)        Valoració dels alumnes. Només serà vàlid si les opinions i els comentaris fets estan ben raonats i justificats. Valor: 10 % nota final. Aquí teniu les preguntes:

                - Heu treballat en equip? Us ha semblat apropiat fer dos motors?

                - Heu aconseguit els objectius indicats?

                - Heu experimentat algun risc durant la pràctica?

                - Heu tingut temps suficient?

                - Creieu que el procediment per a la confecció del motor era clar i fàcil de seguir?

-Quin apartat us ha semblat més divertit o hi heu gaudit més? Per què? Quin us ha semblat més difícil de comprendre i treballar-hi? Per què?