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Mquinas Elctricas Mquinas deCorriente Alterna El Transformador Conceptos Previos Para Transformadores Monofsico Trifsico Acoplamiento Sncronas Conceptos Previos Para Mquinas Rotativas de C. A. El Alternador Acoplamiento de la Mquina Sncrona Acoplamiento de Alternadores El Motor Sncrono Asncronas Conceptos Previos Para Mquinas Rotativas de C. A. El Motor Trifsico: Constitucin, Smil, Principio de Funcionamiento El Motor Trifsico: Deslizamiento. Circuito Equivalente Reduccin del rotor al estator. Potencias. Rendimientos Par de Rotacin en un Motor Asncrono Par de Rotacin de la Mquina Asncrona en General. Funcionamiento como Motor, Generador y Freno Ensayo en Vaco y en Cortocircuito Arranque del Motor. Variacin de la Velocidad Motor Monofsico Mquinas de Corriente Continua La Dinamo El Motor de CC Conceptos Previos de Electromagnetismo Estructura de la Mquina de CC La Dinamo: Fem, Par Electromagntico, Rendimiento Reaccin Inducido, Conmutacin La Dinamo: Sistemas de Excitacin El Motor: Par, Fcem, Reaccin Inducido, Conmutacin, Rendimiento El Motor: Sistemas de Excitacin La Mquina de CC: Funcionamientos Los materiales ferromagnticos, compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, nquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnticos ms comunes y se utilizan para el diseo y constitucin de ncleos de los transformadores y maquinas elctricas. En un transformador se usan para maximizar el acoplamiento entre los devanados, as como para disminuir la corriente de excitacin necesaria para la operacin del transformador. En las maquinas elctricas se usan los materiales ferromagnticos para dar forma a los campos, de modo que se logren hacer mximas las caractersticas de produccin de par. Estos materiales han evolucionado mucho con el paso del tiempo lo que implica mas eficiencia, reduccin de volmenes y costo, en el diseo de transformadores y maquinas elctricas. Los materiales ferromagnticos poseen las siguientes propiedades y caractersticas que se detallan a continuacin. Propiedades de los materiales ferromagneticos.

Aparece una gran induccin magntica al aplicarle un campo magntico. Permiten concentrar con facilidad lneas de campo magntico, acumulando densidad de flujo magntico elevado. Se utilizan estos materiales para delimitar y dirigir a los campos magnticos en trayectorias bien definidas. Permite que las maquinas elctricas tengan volmenes razonables y costos menos excesivos.

Caractersticas de los materiales ferromgneticos. Los materiales ferromgneticos se caracterizan por uno o varios de los siguientes atributos:

Pueden imanarse mucho ms fcilmente que los dems materiales. Esta caracterstica viene indicada por una gran permeabilidad relativa / r. Tienen una induccin magntica intrnseca mxima Bmax muy elevada. Se imanan con una facilidad muy diferente segn sea el valor del campo magntico. Este atributo lleva una relacin no lineal entre los mdulos de induccin magntica(B) y campo magntico. Un aumento del campo magntico les origina una variacin de flujo diferente de la variacin que originaria una disminucin igual de campo magntico. Este atributo indica que las relaciones que expresan la induccin magntica y la permeabilidad ( ) como funciones del campo magntico, no son lineales ni uniformes. Conservan la imanacin cuando se suprime el campo. Tienden a oponerse a la inversin del sentido de la imanacin una vez imanados.

Materiales ferromagnticos para transformadores: La aleacin ferromagntica ms utilizada para el diseo de ncleos de transformadores es la aleacin hierro-silicio, esta aleacin es la producida en mayor cantidad y esta compuesta por hierro esencialmente puro con 1-6% de silicio, dependiendo este porcentaje del fin a que se destine el material. Dando a esta aleacin un tratamiento trmico adecuado, se obtiene un material que comparado con el hierro, tiene mejores propiedades magnticas para campos magnticos dbiles, una resistividad mayor y sufren perdidas totales menores en el ncleo. Esta aleacin se lamina en chapas y flejes, principalmente de espesores comprendidos entre 0,35 y 0,635 mm recocidos; en el lenguaje corriente se le conoce con el nombre de acero al silicio o Chapa magntica. Las chapas de mejor calidad presentan mayor contenido en silicio, entre el 4 y el 5. El silicio eleva la dureza del material, por lo que su porcentaje se determina segn el empleo al que se designa la chapa. Para maquinas rotatorias el limite superior es aproximadamente del 4%, teniendo en cuenta el peligro de la fragilidad. Tambin se prefieren chapas de menor contenido de silicio cuando las densidades de funcionamiento son elevadas o cuando se desea una elevada conductividad calorfica.

Las perdidas en el ncleo y el coeficiente de envejecimiento aumentan al disminuir el contenido de silicio. La fabricacin de la chapa magntica ha llegado a estar normalizada en considerable extensin por lo que los datos magnticos publicados por diversos fabricantes no se diferencian, calidad por calidad, excesivamente.

Aislamiento interlaminar El aislamiento interlaminar se consigue formando una capa de xido natural sobre la superficie de la chapa magntica laminada plana o aplicando un revestimiento superficial. Evidentemente este tratamiento no reduce las corrientes parsitas en el interior de las chapas. Generalmente se consigue una mejora en la resistencia entre chapas recociendo la chapa bajo condiciones ligeramente oxidantes que aumentan el espesor del xido superficial y cortando entonces las formas acabadas para los ncleos. Los revestimientos o acabados de aislamiento pueden clasificarse ampliamente en orgnicos o inorgnicos: a) El aislamiento orgnico consiste, en general, en esmaltes o barnices que se aplican a la superficie del acero para proporcionar una resistencia interlaminar. La chapa magntica laminada plana con revestimiento de tipo orgnico no puede recibir un recocido de distensin sin perjudicar el valor aislante de la capa. Esta, sin embargo, resiste las temperaturas de funcionamiento normales. Algunos aislamientos orgnicos son apropiados slo en ncleos refrigerados por aire, mientras que otros pueden ser apropiados para ncleos de transformadores tanto del tipo refrigerado por aire como los de bao de aceite. El espesor de este tipo de aislamiento es de aproximadamente de 2,5 m.

b) El aislamiento inorgnico se caracteriza, en general, por una elevada resistencia y por la capacidad de resistir las temperaturas necesarias para el recocido de distensin. Esta ideado para ncleos de transformadores refrigerados por aire o en bao de aceite.Ref: M.I.T., Circuitos Magnticos y Transformadores, Revert, Buenos Aires 1981.

CAMPO MAGNETICOLa corriente elctrica va siempre acompaada de fenmenos magnticos. Este efecto de la corriente elctrica desempea una funcin importante en casi todos los aparatos y mquinas elctricas. El espacio en que actan fuerzas magnticas se denomina campo magntico. Este se forma, por ejemplo, entre los extremos de un imn recto o entre los brazos de un imn en forma de herradura. Al igual que, los campos elctricos, tambin es posible visualizar los campos magnticos. Si por encima de un imn se coloca un papel tensado en un marco y se esparcen sobre l limaduras de hierro stas se ordenan como consecuencia de la fuerza que acta sobre ellas, formando lneas. Por este motivo, se habla de las lneas de fuerza o del campo magntico. Hay que imaginarse el espacio alrededor del imn atravesado por lneas de fuerza. 1. Cmo se representa el campo magntico alrededor de un imn recto? R1: El espacio alrededor del imn se considera atravesado por lneas de fuerza. Las lneas a trazos indican el recorrido de las lneas de fuerza. Basta dibujar algunas de ellas para representar el campo magntico. Las lneas de fuerza no slo existen fuera del imn sino que tambin recorren su interior. De ello se deduce la siguiente regla: "Las lneas de fuerza de un campo magntico son cerradas". Todas las lneas de fuerza de un campo constituyen el flujo magntico. 2. De que hecho puede deducirse que tambin tiene que haber lneas de fuerza en el interior de imn? R2: Del hecho de que al dividir un imn resultan nuevos imanes, o de que un imn est formado por imanes moleculares. Densidad de flujo magntico Los campo magntico ejercen fuerzas que son ms intensas cuanto mayor sea el nmero de lneas de fuerza que contiene el campo correspondiente, es decir, cuantos ms juntas estn dichas lneas de fuerza. La fuerza que acta entre 2 imanes rectos alcanza su valor mximo e los polos (repulsin o atraccin), porque el flujo magntico tiene en ellos su densidad mxima. "La densidad de flujo magntico expresa el efecto del campo. Tambin se denomina induccin magntica".

La densidad de flujo indica el valor de la intensidad del flujo magntico que atraviesa perpendicularmente la unidad de superficie (cm2 o m2). 3. Cmo varia la densidad del flujo magntico en el exterior de un imn recto a medida que aumenta la distancia con respecto a los polos? R3: La densidad del flujo magntico se reduce a medida que aumenta la distancia. Corriente elctrica y Campo magntico. Para que se forme un campo magntico no es indispensable la existencia de materiales magnticos. Al circular corriente elctrica por un conductor se forma un campo magntico, sin que se precise para ello un material ferromagntico. Distribucin de un campo alrededor de un conductor. Las lneas de divisin de un conductor recto por el que circula una corriente elctrica, son crculos cuyo centro comn se encuentra en el conductor. Como el campo magntico se extiende a lo largo de todo el conductor, hay que imaginarse las lneas de fuerza muy juntas, casi formando tubos alrededor del conductor. La densidad del flujo magntico alcanza su valor mximo en la superficie del conductor y disminuye a medida que aumenta la distancia con respecto a ste, siendo indiferente que el alambre sea con aislante o no, pues en los materiales que no son magnticos se forma el campo magntico de forma aproximadamen