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FLUXLaboratorio interactivo

Modelo y método

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Electricidad → rotación

Motor de CC con escobillas.

Tres bobinas. Dos polos permanentes. Un circuito conmutado mecánicamente.

Topología del rotor3 dientes · 3 devanados · 3 delgas

Polos del rotor (dientes bobinados)

Reconstruye el inducido y su circuito eléctrico. Cambiar la configuración reinicia el experimento y borra la traza.

Colores dinámicos N / S del rotor

N rojo / S azul: excitación del inducido. Gris: cerca de cero. Selecciona una tarjeta de diente para seguirla.

Alimentación de CC

Tensión aplicada9,0 V

0 V12 V

Carga del eje8,0 mN·m

Marcha libreFreno

Campo de entrehierro de referencia0,45 T

0 T0,60 T

Escobilla y ejeNormal

Ajustes predefinidos del experimento

Cada ajuste predefinido restaura la alimentación, la carga y el campo de referencia, y después cambia una condición.

Restaura la alimentación, la carga, el campo, las vistas y el tiempo de estudio de referencia, conserva la topología del rotor e inicia una nueva traza.

Vista de conjunto

Visualizar

Campo magnéticoCorriente convencionalFuerzas de LorentzEtiquetas de los componentes

Seguir un devanado

Arrastra para orbitar · Mayús + arrastrar para desplazar la vista · doble clic para restablecer la vista

Registrar

Borra solo la traza continua e inicia un nuevo número de ejecución; el estado del motor no cambia.

Referencia del modelo

vⱼ − vⱼ₊₁ = R iⱼ + L diⱼ/dt + ω ∂λⱼ/∂θ
τ = Σ iⱼ ∂λⱼ/∂θ · eⱼ = ω ∂λⱼ/∂θ
J dω/dt = τ − bω − τ_carga − τ_fricción

Topología del devanado: 3 ramas en un anillo cerrado; 72 vueltas por rama
Resistencia / inductancia del devanado: 2,4 Ω / 1,2 mH por rama
Resistencia de contacto de cara completa de la escobilla: 0,12 Ω por escobilla
Inercia / fricción viscosa: 2,8 × 10⁻⁵ kg·m² / 1,5 × 10⁻⁵ N·m·s
Integrador: Circuito de Euler regresivo; rotor semiimplícito; máximo 20 μs por paso
Materiales magnéticos de referencia: μᵣ: rotor 500; culata 900; imanes 1,05
Densidad de flujo de entrehierro de referencia: 0,45 T en el punto de muestra del eje polar

No modelado: inductancia mutua, reacción de inducido en la visualización del campo, saturación del hierro, histéresis, corrientes de Foucault, fugas en los extremos, arqueo de las escobillas, desgaste, rebote de contacto y límites térmicos. Las capacitancias de nodo de 1 nF son regularización de circuito.

Autocomprobaciones del modelo

Ejecuta en un worker en segundo plano las comprobaciones del laboratorio de origen para los circuitos de 2, 3 y 4 dientes. Puede tardar varios segundos y no cambia el experimento.

Espaciopausar / reanudar el tiempo

El principio de funcionamiento

Corriente. Campo. Movimiento.

Un circuito físico, conmutado por el propio eje.

Rotor de 3 polos / conmutador de 3 delgas

Velocidad del eje

0rpm

Corriente de alimentación

0,00A

Par electromagnético

0,0mN·m

Fuerza contraelectromotriz · equivalente

0,00V

Haz clic en un componente de la escena para inspeccionar su función.

Campo BCorriente IFuerza F

N → S a través del rotor; S → N a través del retorno de acero.
Aproximación 2D del campo del estátor · las puntas de flecha indican dirección, no movimiento.

Activa la sonda de campo B; mide en la cámara de la sección del campo.

Contacto de escobilla / sección transversal en vivo

Orbitar · zoom · inspeccionar
Mayús + arrastrar para desplazar · doble clic para reiniciar la vista

Construyendo el motor y su circuito magnético.

WebGL 2 autónomo / sin red

Tiempo físico0,000 s

Rotor15,0°

Corrientes de los devanados / tiempo físico

A B C

Devanado en triángulo / 3 delgas de cobre

Balance de potencia eléctrica

Entrada eléctrica

Convertida · τω

Calor del devanado

Calor de las escobillas

Almacenamiento + solucionador

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Referencia educativa · Energía

Laboratorio del Motor de CC con Escobillas

Reconstruye un motor de CC con escobillas de 2, 3 o 4 dientes y observa cómo la conmutación, la carga, el bloqueo y la marcha por inercia surgen de un único circuito resuelto.

Este laboratorio es un motor de CC con escobillas e imán permanente creado con fines educativos, no una réplica dimensional ni un modelo de rendimiento validado de un producto comercial. El inducido seleccionado, de 2, 3 o 4 dientes, tiene exactamente esa cantidad de devanados continuos de 72 vueltas y de delgas de cobre del conmutador, unidos en un anillo cerrado. Cambiar el rotor reconstruye las mallas de los dientes, las bobinas, las derivaciones, las delgas, la matriz del circuito, los canales de traza y las etiquetas.

Dos escobillas de carbón fijas hacen contacto con el conmutador según el ángulo. Las ecuaciones de Kirchhoff de cada rama del devanado se resuelven de forma implícita en cada paso, y la fuerza contraelectromotriz y el par electromagnético usan la misma derivada de enlace de flujo obtenida del campo, de modo que la potencia eléctrica convertida es igual al par por la velocidad. Ninguna velocidad objetivo ni temporizador de animación impulsa el rotor: su velocidad surge del par, de la fricción de los rodamientos y de la carga seleccionada.

El campo magnético es una referencia bidimensional del estátor, precalculada a partir de una solución de potencial vector por volúmenes finitos y reescalada linealmente según el ajuste de campo. Omite la reacción de inducido, la saturación del hierro, la histéresis, las corrientes de Foucault y las fugas en los extremos. Los colores de los dientes del rotor muestran la excitación del inducido calculada a partir de las corrientes de devanado con una aproximación de reluctancia igual, no un campo medido. El arqueo, el desgaste, el rebote de contacto y los límites térmicos de las escobillas no se simulan.

Prueba los experimentos: añade carga al eje y observa cómo baja la velocidad mientras sube la corriente, invierte la alimentación y verás cómo el rotor frena antes de invertirse, retrae una escobilla o abre la alimentación para dejar que el rotor gire por inercia, o bloquea el eje para comparar la corriente de bloqueo con la corriente en marcha. El rotor de dos dientes tiene posiciones muertas reales en las que ninguna escobilla puede impulsarlo.

Especificaciones

Opciones de rotor: 2, 3 o 4 dientes bobinados, devanados y delgas del conmutador
Devanado: 72 vueltas por bobina; 2,4 Ω y 1,2 mH por rama
Alimentación: 0–12 V, polaridad reversible
Campo de entrehierro de referencia: 0,45 T en el eje polar (ajustable de 0 a 0,60 T)
Integrador: Circuito de Euler regresivo, rotor semiimplícito, máximo 20 μs por paso
Referencia de campo: Solución magnetostática 2D por volúmenes finitos, malla de 321 × 321

Todas las exhibiciones

Corriente. Campo. Movimiento.

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