Residuos Hospitalarios (Sanitarios)

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICOSANTIAGO MARIOEXTENSIN MATURN

CIRCUITOS MAGNTICOS

Profesor: Estudiante: Ing. Julio Lezama Pierina Salazar C.I: 25.578.404Daniel Medina C.I: Javier Duerto C.I: Sergio Garca C.I: 22.724.469 Esc.43 Sec.C

Maturn; Julio de 2014.ndice GeneralINTRODUCCIN2MAGNETISMO3Ferromagnetismo3Induccin magntica3Campo magntico3Excitacin magntica3Corriente eficaz4Fuerza Magnetomotriz5Magnetizacin5Permeabilidad5La ley de Ampere6Ley de Faraday6Curva de magnetizacin6Magnetismo remanente7Induccin Residual8Retentividad8Campo coercitivo8Coercitividad8Permeabilidad Esttica9La energa Magntica9CIRCUITOS MAGNTICOS10Circuito magntico ideal con excitacin11Reluctancia magntica11Auto inductancia12Flujo Magntico13Entrehierro en Circuitos Magnticos14Efecto de saturacin en un circuito magntico con excitacin constante15Circuito magntico ideal con excitacin senoidal16Flujo de dispersin17Reactancia de dispersin18Imn permanente, estabilidad de imanes permanentes18Prdida por histresis19Corriente de Foucault20Prdidas de Foucault21Prdida total en el ncleo21TRANSFORMADOR IDEAL22Relacin de Transformacin23Relacin de Voltaje24Relacin de Corriente25Potencias Impedancias Reflejadas27CONCLUSIN28

INTRODUCCIN

El magnetismo juega una parte integral en casi todo dispositivo elctrico usado actualmente en la industria, la investigacin o en casa. Generadores, motores, transformadores, corta circuitos, televisiones, computadoras, grabadoras de cinta y telfonos emplean efectos magnticos para efectuar una variedad de importantes tareas.Los circuitos magnticos son dispositivos en el que las lneas de fuerza del campo magntico estn canalizadas a travs de un material generalmente ferromagntico, lo que hace que el campo magntico se fluya, casi exclusivamente, por dicho material. Las formas de estos dispositivos varan dependiendo de su funcin, aunque nosotros trataremos circuitos con simetras simples, para facilitar el clculo.Un circuito magntico es una trayectoria cerrada que indica el recorrido seguido por las lneas de flujo magntico, generalmente dentro de un material de alta permeabilidad y seccin aproximadamente uniforme que puede presentar espacios de aire cortos o entrehierros.

MAGNETISMO

Ferromagnetismo Cada planta tiene un pulsador de llamada, que cuando es accionado, la cabina se posiciona en dicha planta. La simulacin se realizara para tres plantas es decir tres pisos donde funciona el elevador, tomando en cuenta que si fueran ms pisos solo variara la cantidad de conexiones y la forma de conexin.Induccin magnticaLainduccin magnticaes el proceso mediante el cual campos magnticos generan campos elctricos. Al generarse un campo elctrico en un material conductor, los portadores de carga se vern sometidos a una fuerza y se inducir una corriente elctrica en el conductor.Campo magnticoCampo magntico es un campo de fuerza creado como consecuencia del movimiento de cargas elctricas (flujo de la electricidad).La fuerza (intensidad o corriente) de un campo magntico se mide enGauss(G) oTesla(T).El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.Por otra parte loscampos magnticos estticosson campos magnticos que no varan con el tiempo (frecuencia de 0 Hz). Se generan por un imn o por el flujo constante de electricidad, por ejemplo en los electrodomsticos que utilizan corriente continua (CC), y son distintos de los campos que cambian con el tiempo, como los campos electromagnticos generados por los electrodomsticos que utilizan corriente alterna (AC) o por los telfonos mviles, etc.Excitacin magnticaDesde un punto de vista fsico, en el vacoyson equivalentes, salvo en una constante de proporcionalidad o (permeabilidad del vaco), que depende del sistema de unidades (o=1 en el sistema de Gauss y o=4px10 -7 NA -2 en el SI). Solo se diferencian en medios materiales por el fenmeno de la magnetizacin, por lo que el campose emplea sobre todo en electrotecnia.yse relacionan en el vaco, de la siguiente manera: En la materia, la relacin se puede expresar en ocasiones como: Donde es la permeabilidad magntica absoluta del material en el que aparece el campo magntico.Corriente eficazSi dejamos que una corriente peridica dada fluya a travs de un resistor, para obtener la potencia instantnea,, y luego calculamos el valor promedio deen un periodo; esta es la potencia promedio; luego si hacemos que una corriente directa circule por ese mismo resistor y ajustamos el valor de la corriente directa hasta obtener el mismo valor de la potencia promedio, la magnitud de la corriente directa es igual al valor efectivo de la corriente peridica dada. Matemticamente:Donde T es el periodo dei(t).La potencia entregada por la corriente directa es: Igualando, obtenemos la corriente efectiva:

De igual forma para el voltaje efectivo:

Fuerza MagnetomotrizSimilar a la forma en que la fuerza electromotriz impulsa una corriente de carga elctrica en los circuitos elctricos, la fuerza magnetomotriz flujo magntico 'duros' a travs de circuitos magnticos. El trmino "fuerza magnetomotriz ', sin embargo, es un nombre inapropiado ya que no es una fuerza ni es algo que se mueve. Tal vez sea mejor llamarlo simplemente MMF. En analoga a la definicin de los CEM, la fuerza magnetomotriz alrededor de un bucle cerrado se define como:La unidad de la fuerza magnetomotriz es el amperio-a su vez, representado por una constante, la corriente elctrica directa de un amperio que fluye en un bucle de una sola vuelta de material en un vaco conductor de la electricidad. El gilbert, establecido por la CEI en 1930, es la unidad CGS de la fuerza magnetomotriz y es una unidad ligeramente menor que el ampere-turn. La unidad lleva el nombre de William Gilbert Ingls mdico y filsofo natural.MagnetizacinMagnetizacin es tambin conocido como polarizacin magntica que es un campo vectorial y se denota como M. De los ingenieros y fsicos percibirla como la cantidad de momento magntico por unidad de volumen. Muestra la densidad de momentos de dipolo magntico permanente o inducidos en sustancias magnticas. Momentos magnticos susceptibles de magnetizacin pueden provenir de cualquiera de los dos corrientes elctricas microscpicas sacadas de movimiento de electrones en tomos, o ncleos o spin intrnseco de los electrones. Momento magntico tambin es distorsionada por parmetros tales como temperatura y aplica el campo magntico.PermeabilidadLa permeabilidad se define como la capacidad que tiene una roca de permitir el flujo de fluidos a travs de sus poros interconectados sin alterar su estructura interna. Si los poros de la roca no se encuentran interconectados no puede existir permeabilidad ya que esta se determina por la capacidad que tiene un material de. Se afirma que un material espermeablesi deja pasar a travs de l una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, eimpermeablesi la cantidad de fluido es despreciable.La ley de AmpereLa ley de Ampere establece que para cualquier trayecto de bucle cerrado, la suma de los elementos de longitud multiplicada por el campo magntico en la direccin de esos elementos de longitud, es igual a lapermeabilidadmultiplicada por la corriente elctrica encerrada en ese bucle. Ya que se establece es una relacin entre la componente tangencial de B en los puntos de una curva y la intensidad de corriente neta que atraviesa la superficie limitada por dicha curva.Ley de FaradayLa ley de Faraday es una relacin fundamental basada en lasecuaciones de Maxwell. Sirve como un sumario abreviado de las formas en que se puede generar unvoltaje(o fem), por medio del cambio del entorno magntico. La fem inducida en una bobina es igual al negativo de la tasa de cambio delflujo magnticomultiplicado por el nmero de vueltas (espiras) de la bobina. Implica la interaccin de la carga con el campo magntico.Cualquier cambio del entorno magntico en que se encuentra una bobina de cable, originar un "voltaje" (una fem inducida en la bobina). No importa cmo se produzca el cambio, el voltaje ser generado en la bobina. El cambio se puede producir por un cambio en la intensidad del campo magntico, el movimiento de un imn entrando y saliendo del interior de la bobina, moviendo la bobina hacia dentro o hacia fuera de un campo magntico, girando la bobina dentro de un campo magntico, etc.Curva de magnetizacinSe denomina curva de magnetizacin de un material, o caracterstica magntica, a la representacin cartesiana de los valores de lainduccin magntica B(en ordenadas) y de laexcitacin magntica H(en abscisas), como se muestra en la Figura 1. En ocasiones se representa laimanacinM en lugar de lainduccinB.Supngase un ncleoferromagnticode untransformador, si se le aplica una excitacin magntica H, surgir una induccin B. Si aumentamos la excitacin magntica progresivamente desde cero (aumentando la intensidad) y se representa la curva de magnetizacin, se observa que la induccin es proporcional a H y que el tramooa(Figura) es prcticamente recto. Esto se debe a que lapermeabilidades constante y alta (cuanto ms alta es la permeabilidad ms vertical ser la grfica en este tramo).Llegados al puntoala grfica deja de ser lineal, o lo que es lo mismo, la permeabilidad deja de ser constante. A este tramoabse le denomina codo de saturacin. Alcanzado el puntobla grfica vuelve a ser lineal. En el tramo bcel material est completamente saturado. Esta saturacin supone que para grandes aumentos de la excitacin no se detectan cambios significativos de la induccin B. En esta zona el material tiene baja permeabilidad (se comporta prcticamente como el aire).A nivel molecular, lo que sucede en los materiales ferromagnticos es que al aplicarles un campo los momentos magnticos de los dominios se orientan con l a medida que este aumenta (tramoab). Una vez alineados con el campo se alcanza la saturacin del material (a partir deb) lo que supone que no existen ms dominios que puedan contribuir a la induccin o magnetizacin del material. Por esta razn, una vez saturado el material, el valor de la induccin prcticamente no vara.Para un mejor aprovechamiento del material (mnima seccin) los ncleos de las maquinas se disean para que, con sus valores nominales de funcionamiento, trabajen cerca del comienzo del puntoa(codo de saturacin).Magnetismo remanenteElmagnetismo remanentees el nivel deinduccin magnticaaun existente en una sustancia ferromagntica despus de someterla a la accin de uncampo magntico. Es el responsable de los fenmenos dehistresis magntica.Se llamacampo coercitivoal campo de sentido contrario necesario para anular el magnetismo remanente. Un ejemplo del magnetismo remanente sera cuando el fierro se transforma en imn bajo la accin de otro imn, pero pierde estas propiedades cuando cesa el efecto del imn que lo imant, quedando en l solo un pequeo residuo, llamadomagnetismo remanente.Induccin ResidualEs un fenmeno en el que los dipolos magnticos de una sustanciase encuentran orientados en un grado determinado. Por otro lado, cuando existen fuerzas internas capaces de alinear los dipolos magnticos elementales de un material, se tiene un imn permanente. Al igual que en un conductor o un material, en los elementos de una maquina elctrica rotatoria se pueden inducir campos magnticos que producen un magnetismo residual o magnetizacin. En las maquinas elctricas rotatorias, el fenmeno de magnetizacin causa graves problemas, como la generacin de corrientes inducidas que propician el desgaste mecnico en chumaceras, collarines, muones e inclusive en la flecha, por efectos conocidos comopitting,frostingysparktracks, as como lecturas errneas en sensores de vibracin y temperatura, que en algunos casos puedenprovocarlasalidadeoperacindela mquina.RetentividadEsla densidad de flujo que permanece en un material despus de haberaplicadoy removido una fuerza magntica suficiente para causar la saturacin del material. Laretentividad puede ser considerada como el valor mximo de la Remanencia. Esla induccin magntica que queda en el material despus de suprimir un campo magntico suficiente para crear la induccin desaturacin. (M.I.T)Campo coercitivoEl campo coercitivoofuerza coercitivade un materialferromagntico es la intensidad del campo magntico que se debe aplicar a ese material para reducir su magnetizacin a cero luego de que la muestra ha sido magnetizada hastasaturacin. Por lo tanto la coercitividad mide la resistencia de un material ferromagntico a ser desmagnetizado. La coercitividad usualmente se mide enoerstedoamperes/metro y se denota como HC. Puede ser medida utilizando unanalizador B-Homagnetmetro.CoercitividadFuerza electromagntica requerida paramagnetizaro codificar una banda magntica. La coercitividad Hc define la intensidad del campo que es necesaria para volver a desmagnetizar completamente un imn. Dicho ms fcil: cuanto mayor sea este nmero, tanto mejor mantendr un imn su magnetizacin al ser expuesto a un campo magntico opuesto. Se diferencia entre la coercitividad bHc de densidad de flujo y la coercitividad jHc de polarizacin. Si un imn queda expuesto a un campo desmagnetizador de intensidad bHc, la densidad de flujo en el imn desaparece. El imn, sin embargo, contina siendo magntico, pero el flujo generado por l queda neutralizado por el flujo opuesto del campo desmagnetizador. Solamente cuando la intensidad del campo desmagnetizador alcanza el valor jHc el imn pierde su polarizacin y con ella su magnetizacin completamente.Permeabilidad Esttica Se entiende como una unidad de medida donde la permeabilidad se puede comparar con el resto de la roca en cuestin y sacar conclusiones de las variaciones que presente la misma. En las normas del Instituto Americano del Petrleo (API), la permeabilidad se define como el rgimen de flujo en mililitros por segundo de un fluido de un centipoise de viscosidad que pasa a travs de una seccin de un centmetro cuadrado de roca, bajo un gradiente de presin de una atmsfera (760 milmetros de mercurio), en condiciones de flujo viscoso.La energa MagnticaElmagnetismooenerga magnticaes un fenmeno fsico por el cual los objetos ejercen fuerzasde atraccin o repulsin sobre otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente como elnquel,hierro,cobaltoy susaleacionesque comnmente se llamanimanes. Sin embargo todos los materiales son influidos, de mayor o menor forma, por la presencia de uncampo magntico.

CIRCUITOS MAGNTICOSSe denomina circuito magntico a un dispositivo en el cual las lneas de fuerza del campo magntico se hallan canalizadas trazando un camino cerrado. Para su fabricacin se utilizan materiales ferromagnticos, pues stos tienen una permeabilidad magntica mucho ms alta que el aire o el espacio vaco y por tanto el campo magntico tiende a confinarse dentro del material, llamado ncleo. El llamado acero elctrico es un material cuya permeabilidad magntica es excepcionalmente alta y por tanto apropiado para la fabricacin de ncleos.

Un circuito magntico sencillo es un anillo otorohecho de material ferromagntico envuelto por un arrollamientopor el cual circula unacorriente elctrica. Esta ltima crea unflujo magnticoen el anillo cuyo valor viene dado por:

Dondees elflujo magntico,es lafuerza magnetomotriz, definida como el producto del nmero de espirasNpor la corriente I () yes lareluctancia, la cual se puede calcular por:

Dondees lalongituddel circuito, medida enmetros,representa lapermeabilidad magnticadel material, medida en H/m (henrio/metro)yelreade la seccin del circuito (seccin del ncleo magntico, perpendicular al flujo), enmetros cuadrados.Los circuitos magnticos son importantes enelectrotecnia, pues son la base terica para la construccin detransformadores,motores elctricos, muchos interruptores automticos, rels, etc.

Circuito magntico ideal con excitacin Cuando hablamos de un circuito magntico ideal nos referimos a un circuito formado por una fuente de alimentacin continua, una bobina, y un ncleo o anillo de material ferromagntico, el objetivo de este circuito generar un campo magntico cuando se energiza la bobina, est a su vez envuelve al anillo o ncleo del material ferromagntico permitiendo as canalizar las lneas de fuerza del campo creado a travs del camino formado por el ncleo o anillo de material ferromagntico, se llama circuito magntico ideal a aquel circuito capaz de no tener perdida en las lneas de fuerza del campo generado es decir aprovechar el 100% del campo magntico, sin embargo a pesar de que existen materiales ferromagnticos con una permeabilidad muy alta siempre hay una pequea fuga de las lneas de fuerza del campo generado.Reluctancia magntica La reluctancia magntica de un material o circuito magntico es la resistencia que este posee al paso de un flujo magntico cuando es influenciado por un campo magntico. Se define como la relacin entre la fuerza magnetomotriz (f.m.m.) (la unidad del SI es el amperio, aunque a menudo se la llama amperio vuelta) y el flujo magntico (SI: weber). El trmino lo acu Oliver Heaviside en 1888.La reluctancia R de un circuito magntico uniforme se puede calcular como:

Donde:R: reluctancia, medida en amperio (tambin llamado [amperio vuelta]]) por weber ( A v/Weber ). Esta unidad es equivalente al inverso del Henrio (H-1) multiplicado por el nmero de espiras.l: longitud del circuito, medida en metros.: permeabilidad magntica del material, medida en H/m (henrio/metro).A: rea de la seccin del circuito (seccin del ncleo magntico), en metros cuadrados.Cuanto mayor sea la reluctancia de un material, ms energa se requerir para establecer un flujo magntico a travs del mismo. El acero elctrico es un material con una reluctancia sensiblemente baja como para fabricar mquinas elctricas de alta eficiencia.El inverso de la Reluctancia es la permeancia magntica:

Auto inductanciaPara calcular la autoinductancia se puede proceder con el razonamiento anterior. A pesar de esto surge un problema: la doble integral no se hace sobre circuitos distintos sino sobre el mismo dando lugar a divergencia cuando. Dicho problema puede ser resuelto si en la integral se usa la expresin general para:Para puntos muy cercanos entre s. Esta proximidad entre puntos permite hacer aproximacin con las cuales se puede resolver la integral.No obstante existen casos donde la autoinductancia se calcula trivialmente como por ejemplo el solenoide ideal: sies el flujo magntico, por Ley de Faraday se tiene

Dado que el campo constante en el solenoide es constante y dado por, conel nmero de vueltas,el largo del solenoide ela corriente que pasa el mismo, se tiene:

Donde,

Es la autoinductancia. El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las caractersticas geomtricas de labobinay por la permeabilidad magnticadel espacio donde se encuentra. Si elsolenoidetiene un ncleo de permeabilidad distinta de vaco, la inductancia (en Henrios), de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:

Dondees lapermeabilidad absolutadel ncleo (el producto entre la permeabilidad del aire y la permeabilidad relativa del material)es el nmero de espiras,es el rea de la seccin transversal del bobinado (en metros cuadrados) yla longitud de las bobina (en metros).El clculo dees bastante complicado a no ser que la bobina seatoroidaly aun as, resulta difcil si el ncleo presenta distintas permeabilidades en funcin de la intensidad que circule por la misma. En este caso, la determinacin dese realiza a partir de lascurvas de imantacin.Flujo Magntico El flujo magntico (representado por la letra griega fi ), es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magntico, la superficie sobre la cual acta y el ngulo de incidencia formado entre las lneas de campo magntico y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magntico en el Sistema Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb (motivo por el cual se conocen como webermetros los aparatos empleados para medir el flujo magntico). En el sistema cegesimal se utiliza el maxwell (1 weber =108 maxwells).El flujo total o nmero total de lneas de fuerza que atraviesan un rea donde existe una induccin B ser igual al producto del rea por la componente de B normal al rea. = B A cosDonde: = flujo magntico atreves del rea A. B = magnitud de la intensidad de campo magntico. = Angulo entre la normal del rea y la direccin de B.

Las unidades de seran en el sistema MKS:

Si la induccin no es uniforme en el rea donde se evala el flujo, para el clculo del mnimo deber aplicarse la siguiente expresin: =B Cos dA ADonde dA = vector de direccin normal al elemento de superficie y de magnitud igual al rea elemental.

Entrehierro en Circuitos Magnticos Si se introduce un espacio de aire o entrehierro en una zona del material ferromagntico, se produce un efecto desorientador de los campos moleculares en las cercanas del entrehierro, con lo cual se pierde en parte la magnetizacin encadenada y disminuye as el valor del flujo en todo el circuito. Esto siempre y cuando no vare la f.m.m. aplicada.La desorientacin de los dominios en la zona del entrehierro tambin hace que el flujo en dicha zona se disperse y disminuya el valor de la induccin en el entrehierro. Si el entrehierro es corto (desde unas dcimas de mm hasta pocos mm) puede considerarse a efectos prcticos que el flujo es el mismo en todo el circuito y se cumple la ecuacin: = BC AC = Bg AgSiendo: BC: Induccin en el hierro. AC: Seccin recta del hierro. Bg: Induccin en el entrehierro. Ag: Seccin recta del entrehierro.Si se supone que Ag = AC, se estara asumiendo que el flujo no se dispersa en las cercanas del entrehierro, lo cual es vlido en algunos casos. Si se desea tomar en cuenta el efecto de dispersin de flujo en el entrehierro deber calcularse un Ag ligeramente mayor que AC para que de la ecuacin resulte una Bg ligeramente menor que BC. A esta Ag se le llama rea corregida del entrehierro y en forma prctica puede calcularse para algunas configuraciones en particular.Efecto de saturacin en un circuito magntico con excitacin constanteLa saturacin en un circuito magntico alimentado con excitacin constante es el punto del ciclo de histresis en el cual el campo magntico se ve limitado o estabilizado, esto debido a que todos los materiales tienen un lmite de magnetizacin, es decir en un circuito magntico alimentado con excitacin continua se puede aumentar la intensidad de la corriente, a su vez la induccin magntica aumenta de forma lineal pero el material ferromagntico llega al punto en el cual ya el aumento de la intensidad de la corriente no produce aumento de la induccin magntica producto de las propiedades magnticas del material, esto se conoce como etapa de saturacin. Entre los efectos que produce este fenmeno estn: Estabilizacin del campo magntico: debido a que el material ferromagntico alcanza su tope de induccin magntica el campo magntico no vara puede disminuir pero no podr seguir aumentando a medida que aumente la intensidad de la corriente. Ocasiona perdida de energa: cuando se satura el material ferromagntico con el tiempo este pierde propiedades magnticas que lo hacen menos conductor de campo magntico transformando este proceso en una prdida de energa. Obliga al incremento fsico de los circuitos: los ncleos de los transformadores aumentan su tamao con la intencin de alargar el proceso de saturacin permitiendo aprovechar lo ms que se pueda la energa, pero esto se traduce en mayor costa para fabricar circuitos magnticos. Produce armnicos y distorsin de seales por intermodulacin: en circuitos de corriente alterna cuando se produce esta no linealidad entre la intensidad de la corriente y el flujo magntico provoca distorsin en las seales. Acta como limitador de corriente en circuitos magnticos con ncleo saturables: en los transformadores usados para las mquinas de soldadura de arco, ya que cuando la corriente del primario excede su valor el ncleo es empujado a la regin de saturacin limitando mayores incrementos en la corriente secundaria controlando as la impedancia del inductor.Circuito magntico ideal con excitacin senoidalUn circuito magntico ideal con excitacin senoidal est formado por una bobina, un ncleo o anillo de material ferromagntico y una fuente de alimentacin de corriente alterna, de acuerdo las propiedades de la fuente de alimentacin senoidal provoca que la fuerza electromotriz en la bobina tambin sea senoidal y del mismo valor que la tensin aplicada permitiendo as que no se tome en cuenta la resistencia interna de la bobina ni el flujo magntico ya que la intensidad de la corriente ya no se ve afectada por estos parmetro. Analizando el circuito magntico ideal con excitacin senoidal de la figura prevalecen los siguientes aspectos ms importantes: La fuerza electromotriz est relacionada con el flujo magntico a travs de la ley de Faraday: E=N d/dt Al ser la fuerza electromotriz senoidal tambin lo es el flujo magntico. La corriente que circula por la bobina esta relaciona con el flujo magntico a travs del ciclo de histresis, por lo que la misma no es completamente senoidal como lo muestra la figura.

Ejemplo prctico de un circuito magntico con alimentacin senoidal:

Flujo de dispersinTodo el flujo magntico que es creado por cada polo principal no entra al ncleo dearmadura a travs del entrehierro, algn flujo escapa de las superficies laterales del ncleo del polo y zapata polar, pasa a travs de la zona interpolar y entra en iguales superficies de polos adyacentes. Para la mayora de las mquinas bien diseadas este es el llamado flujo de dispersin y representa alrededor del 10 al 20 % del flujo que es til en el proceso de generacin de voltaje. El rea del ncleo del polo debe ser determinada sobre una base de valores actuales de flujo y de densidades de flujo permisible, un factor de dispersin Ifes til para realizar estos clculos. Es definido como la razn de flujo total por polo al flujo til de armadura y es dado por: If= (+1) /Dnde, = Flujo til de armaduray 1= Flujo de dispersinReactancia de dispersinComo se ha mencionado anteriormente, se ha partido de la suposicin que todo el flujo f producido por el devanado primario, eslabona y corta a cada espira de los devanados primario y secundario.Esto significa que existe un acoplamiento magntico perfecto o en otras palabras, que existe un coeficiente de acoplamiento del 100 por ciento.Sin embargo, parte del flujo producido por el devanado primario eslabona solo la espiras primarias como un flujo f 1 . Tambin parte del flujo producido por la corriente secundaria I2 eslabona solo a la propia bobina secundaria como f 2 . Estos flujos f 1 Y f 2 se conocen como flujos dispersos, es decir son flujos que quedan fuera del ncleo y no eslabonan ambos devanados.Imn permanente, estabilidad de imanes permanentes

Unimnes un cuerpo o dispositivo con unmagnetismosignificativo, de forma que atrae a otros imanes y/o metales,ferromagnticos(por ejemplo, hierro, cobalto, nquel y aleaciones de estos). Puede ser natural o artificial. Los imanes naturales mantienen sucampo magnticocontinuo, a menos que sufran un golpe de gran magnitud o se les aplique cargas magnticas opuestas o altas temperaturas (por encima de laTemperatura de Curie).

Un imn permanente se define como unmaterial que puede ser imantado y que es capaz de generar un campo magntico persistente, a diferencia de los imanes temporales que generan un campo magntico slo mientras est activa la fuerza o energa externa que lo genera. Por ejemplo, un electroimn produce un campo magntico slo cundo circula por el material una corriente elctrica; el campo magntico desaparece de forma instantnea cundo dejar de circular la electricidad. Los imanes permanentes pueden clasificarse en dos tipos, los naturales, como la magnetita, y en artificiales. Los imanes permanentes artificiales se fabrican con materiales ferromagnticos duros, que son aquellos materiales ferromagnticos que, tras ser imantados, tienden a mantener las propiedades magnticas hasta que no son desmagnetizados, fenmeno que se produce cundo es aplicado uncampo magntico contrarioal inicial.Unas de las sustancias ms utilizadas en la fabricacin de estos imanes son: Alnico: aleacin de cobalto, aluminio y nquel. En ocasiones con hierro, cobre y titanio. Ferrita: tambin conocido como hierro-, es el hierro cristalizado en el sistema cbico. Neodimio: la aleacin de neodimio, hierro y boro se utiliza para fabricar el conocido como imn de neodiminio, imn NdFeB, NIB o Neo. Pertenece al grupo de losimanes de tierras raras. Imn de Samario Cobalto: otro imn de tierras raras.Prdida por histresisDebido a que el ncleo del transformador est pertenece a los material ferromagnticos se presentan a prdida de potencia producida por el ciclo de histresis. El ciclo de histresis se puede explicar entendiendo que el ncleo del transformador se encuentra ubicado dentro del campo magntico generado por el mismo y, en consecuencia, se imanta. Pero, ocurre que la corriente aplicada al transformador es alternada y, por tanto, invierte constantemente su polaridad, variando con la misma frecuencia el sentido del campo magntico, entonces las molculas del material que forman el ncleo deben invertir en igual forma su sentido de orientacin, lo cual requiere energa, que es tomada de la fuente que suministra la alimentacin; lo cual representa,una prdida depotencia.La histresis magnticaes el fenmeno que se produce cuando la imantacin de los materiales ferro magnticos no solo depende del flujo magntico, sino de los estados magnticos anteriores.En el caso de los transformadores al someter un material magntico a un flujo variable se produce una imantacin que se mantiene al cesar el flujo variable, lo que provoca una prdida de energaCorriente de FoucaultLacorriente de Foucault(corriente parsita tambin conocida como "corrientes torbellino", oeddy currentsen ingls) es un fenmenoelctricodescubierto por el fsico francsLon Foucaulten1851. Se produce cuando un conductor atraviesa uncampo magnticovariable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulacin deelectrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault creanelectroimanesconcampos magnticosque se oponen al efecto delcampo magntico aplicado. Cuanto ms fuerte sea elcampo magnticoaplicado, o mayor laconductividaddel conductor, o mayor la velocidad relativa de movimiento, mayores sern las corrientes de Foucault y los campos opositores generados.En los ncleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas debido a las variaciones de flujo magntico a que se someten aquellos ncleos. Estas tensiones inducidas son causa de que se produzcan corrientes parsitas en el ncleo (llamadas corrientes de Foucault), que no son ptimas para la buena eficiencia elctrica de ste.Las corrientes de Foucault crean prdidas de energa a travs delefecto Joule. Ms concretamente, dichas corrientes transforman formas tiles de energa, como la cintica, en calor no deseado, por lo que generalmente es un efecto intil, cuando no perjudicial. A su vez disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos que usan campos magnticos variables, como lostransformadoresde ncleo de hierro y los motores elctricos. Estas prdidas son minimizadas utilizando ncleos con materiales magnticos que tengan baja conductividad elctrica (como por ejemploferrita) o utilizando delgadas hojas deacero elctrico, apiladas pero separadas entre s mediante unbarnizaislante u oxidadas tal que queden mutuamente aisladas elctricamente. Los electrones no pueden atravesar la capa aislante entre los laminados y, por lo tanto, no pueden circular en arcos abiertos. Se acumulan cargas en los extremos del laminado, en un proceso anlogo alefecto Hall, produciendocampos elctricosque se oponen a una mayor acumulacin de cargas y a su vez eliminando las corrientes de Foucault. Cuanto ms corta sea la distancia entre laminados adyacentes (por ejemplo, cuanto mayor sea el nmero de laminados por unidad de rea, perpendicular al campo aplicado), mayor ser la eliminacin de las corrientes de Foucault y, por lo tanto, menor el calentamiento del ncleo.Prdidas de FoucaultLas prdidas de Foucault se deben a las corrientes inducidas sobre el material ferromagntico como consecuencia de estar sometido a un campo magntico variable con el tiempo. Dichas corrientes reciben, tambin, los nombres de corrientes parsitas o de remolino. Si el material magntico es aislante, como es el caso de las ferritas, estas prdidas son nulas.La direccin de las corrientes de foucault viene dada por la regla de la mano derecha, agarrando el vector campo con la mano derecha y el pulgar apuntando en su direccin, el resto de los dedos marcan la direccin de las corrientes parasitas El mdulo de las prdidas de Foucault viene determinado por la ecuacin 2, en donde Kf es una constante proporcionada por el fabricante para cada tipo de chapa, f es la frecuencia a la que trabajar el circuito magntico y Bmax la induccin mxima que se puede presentar. De esta ecuacin se deduce que las prdidas son proporcionales al cuadrado de la frecuencia y la induccin mxima, siendo estas dos magnitudes dependientes del tipo de excitacin de la bobina que acta sobre el circuito magntico.

Las prdidas de Foucault se miden en W/kg y, en la prctica, suelen darse las prdidas magnticas totales, determinadas experimentalmente, en forma de tablas o grficos.Prdida total en el ncleo Tambin conocida como la prdida de hierro o prdida de excitacin, prdida en el ncleo es una situacin en la que hay algn cambio en la magnetizacin de los materiales que componen el ncleo en un transformador o algn tipo de equipo de induccin. Este cambio tiene un efecto adverso en la tasa de conversin de energa que normalmente tiene lugar, la creacin de una prdida de energa y la eficiencia. Afortunadamente, prdidas en el ncleo se pueden aislar y reparar, por lo que es posible restaurar el ncleo a pleno rendimiento. Una prdida en el ncleo se lleva a cabo cuando la estabilidad del campo magntico dentro de los cambios principales en alguna manera. El resultado es algn tipo de prdida de corriente que puede llegar a daar el ncleo a menos que el campo magntico se estabiliza. En realidad, hay dos tipos comunes de prdidas en el ncleo que pueden tener lugar, en funcin de las razones subyacentes de la inestabilidad del campo magntico. Un ejemplo de una prdida en el ncleo se conoce como prdida por histresis. En este escenario, los componentes en el contrato de material de ncleo y se expanden de una manera que hace que el flujo de energa a disiparse. Cuando este tipo de disipacin tiene lugar, la energa se convierte en calor. La prdida de energa se intensificar como el equipo sigue funcionando a travs de ciclos adicionales y el campo magntico se vuelve cada vez ms desequilibrada. Una segunda forma de prdida en el ncleo se conoce como una prdida de corriente parsita. Aqu, el material del ncleo resiste el flujo de las corrientes, la creacin de una conversin de la energa en calor. Esto reduce efectivamente el flujo de energa a travs de un inductor. Laminar el material del ncleo puede ayudar a reducir el potencial de este tipo particular de prdida en el ncleo.

TRANSFORMADOR IDEAL

Un transformador ideal es un artefacto sin prdidas, con una bobina de entrada y una bobina de salida. Las relaciones entre los voltajes de entrada y de salida, y entre la corriente de entrada y de salida, se establece mediante dos ecuaciones sencillas. La figura l muestra un transformador ideal.

Figura 1. a) Esquema de un transformador ideal.Relacin de Transformacin

La relacin de transformacin del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del nmero de vueltas que tenga cada uno. Si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de voltaje. La frmula que relaciona voltajes con nmero de vueltas es:

Donde: Numero de espiras (NP) Numero de espiras del secundario (NS) Tensin del Primario (VP) Tensin del Secundario (VS)

Entonces: Vs = Vp. Ns/Np

A la relacin Ns/Np se la conoce como relacin de transformacin. Si es menor que la unidad se trata de un transformador reductor; si es mayor que la unidad se trata de uno elevador.Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de l, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps).Pi = PsSi tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente frmula.Potencia = voltaje x corrienteP = V x I (voltio. amperio = watt)Aplicando este concepto al transformador y como:P(bobinado primario) = P(bobinado secundario)Entonces,La nica manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya en la misma proporcin y viceversa.Relacin entre corrientes en un transformador

Donde: Corriente en el secundario (IS) Corriente en el Primario (IP)Relacin de VoltajeEl voltaje en la bobina de un transformador es directamente proporcional al nmero de vueltas o espiras de cada una de ellas. Esta relacin se expresa por:

Donde: Ep= Tensin o voltaje de la bobina primaria. Es= Tensin o voltaje de la bobina secundaria. Nebp= Nmero de espiras de la bobina primaria. Nebs= Nmero de espiras de la bobina secundaria. Relacin de Corriente

a) Transformador ideal bajo carga. El flujo mutuo no cambia. b) Relaciones fasoriales bajo cargaContinuando con nuestro anlisis, conectemos una carga Z a travs del secundario del transformador ideal. Una corriente I2 fluir de inmediato a travs del secundario, dada por:I2 = E2/ZEn primer lugar, en un transformador ideal los devanados primario y secundario estn enlazados por un flujo mutuo m, y por ningn otro flujo. En otras palabras, un transformador ideal, por definicin, no tiene flujo de dispersin. Por consiguiente, la relacin de voltaje bajo carga es la misma que sin carga, es decir:E1/E2 =N1/N2En segundo lugar, si el voltaje de suministro Eg se mantiene fijo, entonces el voltaje inducido en el primario E1 permanece fijo. Por consiguiente, el flujo mutuo m tambin permanece fijo. Deducimos que E2 tambin permanece fijo. As, concluimos que E2 permanece fijo ya sea que la carga est o no conectada.Examinemos ahora las fuerzas magnetomotrices creadas por los devanados primario y secundario. En primer lugar, la corriente I2 produce una fmm en el secundario N2I2. Si actuara sola, esta fmm producira un profundo cambio en el flujo mutuo m. Pero acabamos de ver que m no cambia bajo carga. Concluimos que el flujo m slo puede permanecer fijo si el primario desarrolla una fmm que contrarresta con exactitud a N2I2 en todo momento. Por lo tanto, en el primario debe fluir una corriente I1 para queN1I1 = N2I2Para obtener el efecto compensador requerido en todo instante, las corrientes I1 e I2 deben aumentar y disminuir al mismo tiempo. Por lo tanto, cuando I2 pasa por cero, I1 tambin lo hace, y cuando I2 es mxima (+) I1 tambin lo es. En otras palabras, las corrientes deben estar en fase. Adems, para producir el efecto compensador, cuando I1 fluye hacia una marca de polaridad del lado del primario, I2 debe salir de la marca de polaridad del lado del secundario.Con base en estos hechos, ahora podemos trazar el diagrama fasorial de un transformador ideal bajo carga. Suponiendo una carga resistiva inductiva, la corriente I2 se retrasa un ngulo con respecto a E2. El flujo m se retrasa 90 con respecto a Eg, pero no se requiere una corriente magnetizante Im para producir este flujo porque el transformador es ideal. Por ltimo, las corrientes a travs del primario y el secundario estn en fase. De acuerdo con la ecuacin

Donde,

I1 = corriente a travs del primario [A] I2 = corriente a travs del secundario [A] N1 = nmero de vueltas en el primario N2 = nmero de vueltas en el secundario = relacin de vueltas

Entonces, la relacin de corriente a travs del transformador es el inverso de la relacin de voltaje. De hecho, lo que ganamos en voltaje, lo perdemos en corriente y viceversa.

Potencias Impedancias Reflejadas

La impedancia vista por la fuente en el primario Zp y la impedancia vista por la salida del transformador en el secundario Zs.

Circuito impedancia reflejada

Reemplazando las relaciones V contra I por las impedancias tenemos:

Frmulas de clculo de impedancias.

Esto nos muestra que la impedancia vista por la fuente en el lado primario corresponde a la impedancia del secundario (la de la carga), multiplicada por el cuadrado de la relacin de vueltas de las bobinas. Se dice que esta impedancia vista en el primario es la impedancia del secundario reflejada en el lado primario.

CONCLUSIN

Cuando hablamos de mquinas elctricas es imposible despreciar los circuitos magnticos ya que estos son la base del principio de su funcionamiento, la ingeniera elctrica ha tenido grandes avances en este tema gracias a rigurosos estudios y experimentos que se han hecho partiendo de los materiales ferromagnticos, sin suda en la poca actual a donde quiera que vamos nos encontramos con este tipo de circuitos gracias a su versatilidad y garanta de funcionamientos son implementado constantemente en el desarrollo de proyectos de gran envergadura como por ejemplo subestaciones elctricas, plantas de procesamiento, generadores de potencia en fin. Los conocimientos adquiridos mediante el estudio minucioso de los circuitos magnticos contribuyen de manera positiva para nuestro desarrollo personal y profesional debido a que a lo implementado en el trabajo terico practico brinda la oportunidad de conocer, detectar, analizar, los circuitos magnticos as como tambin permite tener una base para futuros diseos de esta clase de circuitos. Hoy en da la alta demanda del servicio elctrico obliga a la poblacin a implementar otros medios de energa alternativos que brinde la estabilidad de un servicio tan importante como lo es la electricidad, razn por la cual se han implementados muchos proyectos de mquinas capaces de generar electricidad utilizando cualquier otra fuente de energa como la mecnica por lo tanto es imprescindible estudiar los circuitos magnticos ya que son vitales para desarrollo de todo proyecto de ingeniera elctrica, siempre existir un transformador, una bobina o cualquier otra mquina inductiva en nuestro da a da.

http://es.slideshare.net/zvicente21/circuitos-magneticos-pdfhttp://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/campo%20magn%20entrehierro%20Web.pdf

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