circuitos magneticos
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CIRCUITOS MAGNETICOSEL CAMPO MAGNETICO ES UN “CAMPO DE FUERZAS” Y SE DEFINE EN FORMA INDIRECTA A PARTIR DE LOS EFECTOS QUE PRODUCE
EXISTE UN CAMPO MAGNETICO SOBRE UNA REGION DEL ESPACIO SI UN IMAN PERMANENTE SUSPENDIDO EN DICHA REGION EXPERIMENTA FUERZAS DE ATRACCION O REPULSION QUE LO DESVIAN DE SU POSICION, ORIENTANDOLO EN UNA DIRECCION DETERMINADA.
LAS MAQUINAS ELECTRICAS ESTAN CONSTITUIDAS DE CIRCUITOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS
CIRCUITO MAGNÉTICO ES LA TRAYECTORIA DEL FLUJO MAGNETICO
LAS MAQUINAS ELECTRICAS LOS CONDUCTORES QUE TRANSPORTAN LA CORRIENTE ENTERACTUAN CON EL CAMPO MAGNETICO PROVENIENTE DE ELLOS MISMOS.
EL NOMBRE DE MAGNETISMO PROVIENE DE LA PROVINCIA GRIEGA MAGNESIA, DONDE SE ENCUENTRAN LOS YACIMIENTOS MÁS IMPORTANTES DE LA MAGNETITA (FE3O4), MINERAL CON ACUSADAS PROPIEDADES MAGNÉTICAS.
EN MAGNETISMO HABLAMOS EN TÉRMINOS DE UN VECTOR LLAMADO CAMPO MAGNÉTICO B REPRESENTADO POR SUS LÍNEAS DE CAMPO DE MODO QUE EN CADA PUNTO DEL ESPACIO EL CAMPO ES TANGENTE A DICHAS LÍNEAS.
Espectro electromagnético
Todas estas interacciones entre campos eléctricos y campos magnéticos fueron resumidas y formuladas matemáticamente por Maxwell en las llamadas ecuaciones de Maxwell; quedan demostradas también la existencia de las ondas electromagnéticas.
El primero en generar estas ondas predichas teóricamente por Maxwell fue Hertz, quien las llamó ondas de radio.
Estas ondas están formadas por un campo magnético B y uno eléctrico E, perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación, que se transmiten en el vacío a la velocidad c de 3 108 m/s, cumpliéndose en cualquier instante la relación E = c B.
El conjunto de estas ondas en todo su rango posible de frecuencias constituye el espectro electromagnético, del cual la luz visible representa un pequeño intervalo (entre 400 y 700 nm de longitud de onda).
ESPECTRO DE BANDAS DE FRECUENCIAS
DIAGRAMA DE RADIACION
POLOS DE UN IMAN
LINEAS DE FUERZA
ESPECTROS MAGNETICOS
FUERZA SOBRE UN CONDUCTOR CON CORRIENTE EN UN CAMPO MAGNETICO
B= DENSIDAD DEL FLUJO MAGNETICOI=INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA =LARGO DEL CONDUCTOR
Φ=βxAΦ=FLUJO MAGNETICO WEBER (Wb)
Β=DENSIDAD DEL FLUJO MAGNETICO TESLA (T) =
A=AREA
FLUJO MAGNETICO
Nota:En el caso que B sea constante en magnitud y perpendicular en cualquier punto a la superficie del área
PERMEABILIDAD DEL VACIO
DENSIDAD DEL FLUJO MAGNETICO EN UN CONDUCTOR
DENSIDAD DEL FLUJO MAGNETICO FUERA DEL CONDUCTOR
DENSIDAD DEL FLUJO MAGNETICO DENTRO DEL CONDUCTOR
T
mR
superficie del conductor
R
d
EJEMPLO:
UN CONDUCTOR DE DIAMETRO 20 mm , CIRCULA UNA CORRIENTE DE 350 A .
DETERMINE:
•DENSIDAD DEL FLUJO EN LA SUPERFICIE DEL CONDUCTOR
•DENSIDAD DEL FLUJO EN UN PUNTO A 1 m. DEL CENTRO DEL CONDUCTOR.•DENSIDAD DEL FLUJO A 6 mm DEL CENTRO DEL CONDUCTOR.
Nota
EJEMPLO:
UN CONDUCTOR DE DIAMETRO 20 mm , CIRCULA UNA CORRIENTE DE 350 A .
DETERMINE:
•DENSIDAD DEL FLUJO EN LA SUPERFICIE DEL CONDUCTO
EJEMPLO:
UN CONDUCTOR DE DIAMETRO 20 mm , CIRCULA UNA CORRIENTE DE 350 A .
DETERMINE:
•DENSIDAD DEL FLUJO EN UN PUNTO A 1 m. DEL CENTRO DEL CONDUCTOR
EJEMPLO:
UN CONDUCTOR DE DIAMETRO 20 mm , CIRCULA UNA CORRIENTE DE 350 A .
DETERMINE:
•DENSIDAD DEL FLUJO A 6 mm DEL CENTRO DEL CONDUCTOR.
CAMPO MAGNETICO ALREDEDOR DE UNA BOBINA
POLOS MAGNETICOS EN UNA BOBINA
Regla de la mano derechaDetermina polo Norte
FUERZA MAGNETOMOTRIZ
LA FUERZA MAGNETOMOTRIZ PRODUCIDA POR UNA CORRIENTE EN UNA BOBINA ES IGUAL A LA CORRIENTE POR EL NUMERO DE VUELTAS DE LA BOBINA.
F = N x IDONDE:F FUERZA MAGNETOMOTRIZ (AMPER-VUELTA) (AV)N NUMERO DE ESPIRAS DE LA BOBINAI CORRIENTE EN LA BOBINA (A)
RELUCTANCIA MAGNETICA
ES UNA MEDIDA DE LA OPOSICION QUE EL CIRCUITO MAGNETICO OFRECE AL FLUJO MAGNETICO LOS MATERIALES MAGNETICOS PERMITEN EJERCER UNA EXCELENTE CONTROL SOBRE LA MAGNITUD, DENSIDAD Y DIRECCION DEL FLUJO MAGNETICO.
L = longitud de la sección mA = área µ = permeabilidad del material
Nota:Un material de alta permeabilidad es un buen conductor del flujo magnético
Ejemplo:
Voltaje de alimentación : 24 VoltNúmero de espiras : 5Resistencia de la bobina : 0.20 ohmReluctancia : 5000
Se pide:IFFlujo
INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO H
CICLO DE HISTERESIS
Hay veces en que interesa acentuar la histéresis, como ocurre en los núcleos de las memorias magnéticas, por lo que se fabrican ferritas
En la mayoría de las máquinas eléctricas (transformadores, motores, generadores), interesa un núcleo cuyo ciclo de histéresis se lo más estrecho posible ( el camino "a la ida" coincida con el camino "a la vuelta") y lo más alargado posible (difícilmente saturable)
RESUMEN
• UN CONDCUTOR QUE PORTA CORRIENTE PRODUCE UN CAMPO MAGNETICO A SU ALRREDEDOR
• UN CAMPO MAGNETICO VARIABLE CON EL TIEMPO INDUCE UN VOLTAJE EN UNA BOBINA DE ALAMBRE SI PASA A TRAVÉS DE ÉSTA (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE TRANSFORMADOR)
• UN CONDUCTOR QUE PORTA CORRIENTE EN PRESENCIA DE UN CAMPO MAGNATICO EXPERIMENTA UNA FUERZA INDUCIDA SOBRE ÉL (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR)
• UN CONDUCTOR ELÉCTRICO QUE SE MUEVE EN PRESENCIA DE UN CAMPO MAGNETICO TENDRÁ UN VOLTAJE INDUCIDO EN ÉL (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR
LEY DE AMPEREDONDE H ES LA INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETICO (amper-vuelta) PRODUCIDA POR LA CORRIENTE Inet
En la figura el núcleo de hierro es rectangular con devanado de N vueltas de alambre enrollado sobre una de las ramas del núcleo.Casi todo el campo magnético producido por la corriente permanecerá dentro del núcleo.El camino de integración en la ley de ampere es la longitud media del núcleo lcLa corriente que pasa por el camino de integración Inet es Ni H lc = Ni
RELACION ENTRE LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNTICO H Y LA DENSIDAD DEL FLUJO MAGNETICO RESULTANTE B PRODUCIDA DENTRO DEL MATERIAL u=permeabilidad magnética del material
(Henrios/metros)
( Tesla)
La permeabilidad del espacio libre es
La permeabilidad de cualquier material comparada con la permeabilidad del espacio libre se denomina permeabilidad relativa
La permeabilidad relativa es una medida útil para comparar la capacidad de magnetización de los materiales.Aceros empleados en máquinas ur = 2000 a 6000
La dirección del campo magnético creado por un conductor con corriente , se puede obtener por la “regla de la mano derecha”
La fuerza magnetomotriz es donde
La reluctancia R es el homólogo de la resistencia del circuito eléctrico
La permeabilidad P es el inverso de la reluctancia
La relación entre fmm y el flujo puede ser expresada:
• La figura es de núcleo ferromagnético
• Tres lados del núcleo son de anchura uniforme, mientras que el cuarto lado es un poco más delgado
• La profundidad del núcleo es de 10 cm
• Hay una bobina de 200 vueltas enrollada sobre el lado izquierdo del núcleo.
• ur=2500• ¿Qué cantidad de flujo producirá
una corriente de 1ª en la bobina?
EJERCICIO
SoluciónTres lados tienen la misma sección transversal, entonces se divide el núcleo en dos regiones:1)Lado más delgado• longitud media es 45 cm• el área tranversal es 10x10 100 cm2
• la reluctancia será:
2) Los otros tres lados • La longitud es: 130 cm • La sección transversal es 15x10 150 cm2• La reluctancia será
PARA CIRCUITOS MAGNETICOS SE UTILIZAN DIFERENTES ESTRUCTURAS DEPENDIENDO DE LA APLICACIÓN DEL DISPOSITIVOLA MAYORIA DE LAS VECES SE EMPLEAN ESTRUCTURAS CON ENTREHIERROS QUE SON ESPACIOS DE AIRE SEPARANDO DOS O MAS PARTES DE UN NUCLEO
NOTA:
CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES MAGNETICOS
• DIAMAGNETICOS• Se magnetizan de manera que su efecto es contrario al campo externo.• Son débilmente repelidos y presentan una permeabilidad un poco
menor que la del vacio • Ej: COBRE: u= 0,99999uo
• PARAMAGNETICOS
• FERROMAGNETICOS
Leer apuntes ….La normativa española establece en el Real Decreto 1066/2001 un límite de exposición máximo para el público de 100 microteslas (100.000 nanotesla) para campos electromagnéticos de frecuencia de 50 Hz….
http://www.radiansa.com/contaminacion-electromagnetica/campos-electromagneticos/campo_magnetico_exposiciones.htm
Leer informe
http://www.plataformacaldera.cl/biblioteca/589/articles-64790_documento.pdf
http://www.colegiomedico.cl/Portals/0/files/biblioteca/publicaciones/cuadernos/51_4.pdf
TRANSFORMADORES
CLASIFICACION DE LOS TRANSFORMADORES DE ACUERDO A SU VOLTAJE DE ALIMENTACION
TRANSFORMADORES MONOFASICOS
TRANSFORMADORES TRIFASICOS
REDUCTOR DE VOLTAJE
ELEVADOR DE VOLTAJE
PUNTO MEDIO
MULTIPLES SALIDAS
SALIDA
PARTES PRINCIPALES DE UN TRANSFORMADOR MONOFASICO
FIGURA DE TRANSFORMADORES MONOFASICOS
FIGURA DE TRANSFORMADOR TRIFASICO
TRANSFORMADOR MONOFASICO
PLACA CARACTERISTICAS DE UN TRANSFORMADOR