CICLO DE HISTERESIS

A. OBJETIVO :

Medida de los ciclos de histresis de un medio ferromagntico. Observacin de la saturacin de la imanacin, y medida de la energa de imanacin. Manejo de un vatmetro. Caracterizacin de transformadores.

B. MARCO TERICO:Materiales Ferromagnticos.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. Los materiales ferromagnticos poseen las siguientes propiedades y caractersticas que se detallan a continuacin: 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 ferromagnticos. Pueden imantarse mucho ms fcilmente que los dems materiales. Tienen una induccin magntica mxima (Bmax) muy elevada. Se imantan con una facilidad muy diferente segn sea el valor del campo magntico. Un aumento del campo magntico les origina una variacin de flujo diferente de la variacin que originara una disminucin igual de campo magntico. Conservan la imanacin cuando se suprime el campo.

Tienden a oponerse a la inversin del sentido de la imanacin una vez imantadosC. DEFINICIONLa trayectoria bcdeb trazada en la Figura 1.1, mientras la corriente aplicada cambia, sellama curva de histresis.

Por qu ocurre la histresis?.Para entender el comportamiento de los materiales ferromagnticos es necesario conocer algo relativo a su estructura. Los tomos de hierro y de metales similares (cobalto, nquel y algunas de sus aleaciones) tienden a tener sus campos magnticos estrechamente alineados entre s. Dentro del metal hay pequeas regiones llamadas dominios. En cada dominio los tomos estn alineados con sus campos magnticos sealando en la misma direccin, de tal manera que cada dominio dentro del material acta como un pequeo imn permanente. La razn por la cual un bloque entero de hierro puede parecer sin flujo es que estos numerosos y diminutos dominios se orientan desordenadamente dentro del material.Cuando a este bloque de hierro se le aplica un campo magntico externo, produce dominios que sealan la direccin del campo y que crecen a expensas de dominios que sealan otras direcciones. Los dominios que sealan la direccin del campo magntico crecen puesto que los tomos en sus lmites cambian fsicamente su orientacin para alinearse con el campo magntico. Los tomos extras alineados con el campo aumentan el flujo magntico en el hierro, que a su vez causa el cambio de orientacin de otros tomos, aumentando en consecuencia la fuerza del campo magntico. Este efecto positivo de retroalimentacin, es lo que causa que el hierro tenga una permeabilidad mucho mayor que la del aire.

D. ACTIVIDADES:Ensayo de las caractersticas de Excitacin.Tomar el bobinado de B.T. (110V) y armar el circuito de la figura 1. Despus de verificar las conexiones del circuito energizar incrementando la tensin de alimentacin desde 0 V de 5 en 5 V hasta el 120% de la Un (tensin nominal), tomando los siguientes dato del circuito: V, I, W, determinar el valor de S y el valor de Q en una tabla. Despus de des energizado el circuito medir la resistencia del bobinado con el puente de Wheatstone.

Tensin (V)Corriente (A)Potencia (watts)

50.05210.2605

100.07740.774

150.09671.4505

200.11482.296

250.13233.3075

300.1484.44

350.16535.7855

400.1827.28

450.19918.9595

500.2110.5

550.2219.36

600.2414.4

650.2616.9

700.2819.6

750.3022.5

800.3225.6

850.3428.9

900.3733.3

950.3937.05

1000.4242

1050.4547.25

1100.4852.8

1150.5259.8

1200.5566

1250.5973.75

1300.6483.2

E. CUESTIONARIO:1. Qu es el circuito equivalente de una mquina elctrica? Y en qu es equivalente? Un circuito equivalente es un circuito que conserva todas las caractersticas elctricas de un circuito dado. Con frecuencia, se busca que un circuito equivalente sea la forma ms simple de un circuito ms complejo para as facilitar el anlisis. Por lo general, un circuito equivalente contiene elementos pasivos y lineales. Sin embargo, tambin se usan circuitos equivalentes ms complejos para aproximar el comportamiento no lineal del circuito original. Estos circuitos complejos reciben el nombre de macro modelos del circuito original.

2. Hallar el circuito equivalente del reactor para su tensin nominal.El circuito equivalente de un reactor con ncleo ferromagntico debe tener en cuenta la potencia de prdidas en el hierro, para ello se deber agregar otro elemento disipativo, es decir otra resistencia. Un criterio puede ser agregar otra resistencia serie rp al circuito de la figura 2, tal que la potencia que en ella se disipa sea igual a las prdidas totales en el ncleo. A la suma de las resistencias propia de la bobina y la de prdidas se la suele llamar resistencia efectiva re .

3. Por qu el rea y la forma del lazo de histresis de los reactores son diferentes para una misma tensin aplicada. Describir la variacin del lazo de histresis con la tensin aplicada.Cuando a un material ferromagntico se le aplica un campo magntico creciente Bap su imantacin crece desde O hasta la saturacin Ms, ya que todos los dominios magnticos estn alineados. As se obtiene la curva de primera imantacin. Posteriormente si Bap se hace decrecer gradualmente hasta anularlo, la imantacin no decrece del mismo modo, ya que la reorientacin de los dominios no es completamente reversible, quedando una imantacin remanente MR: el material se ha convertido en un imn permanente. Si invertimos Bap, conseguiremos anular la imantacin con un campo magntico coercitivo Bc. El resto del ciclo se consigue aumentando de nuevo el campo magntico aplicado. Este efecto de no reversibilidad se denomina 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 de potencia.

4. Por qu los reactores tienen diferentes corrientes de excitacin para una tensin nominal.

Los materiales ferromagnticos usados en el diseo de transformadores maquinas elctricas de C.A. son los conocidos como blandos que tengan alta permeabilidad y baja coercitividad con la finalidad de obtener prdidas moderadas debido al proceso de magnetizacin de esta estructura con corriente de excitacin de C.A. Estas prdidas en el hierro son debido al fenmeno de la histresis y a las corrientes parsitas de eddy inducidas en el ncleo.

5. En un papel milimetrado, graficar los datos tabulados: V-I y W-V.

DADO QUE NO SE PUDO UTILIZAR EL VATIMETRO POR FALLAS EN DICHO INSTRUMENTO.

F. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

La curva de histresis nos ayuda a saber la cantidad de energa que se queda en el transformador y gracias a esto nos podemos dar cuenta la cantidad de perdida en el reactor. En el ciclo de histresis observado en prctica se puedo notar que el lazo se va formando creciendo verticalmente hasta un lmite mximo de saturacin, a partir de ese punto el lazo empieza a crecer horizontalmente, es decir, se empieza a ensanchar A medida que la tensin y la potencia activa sube en el reactor el factor de potencia disminuye No se pudo usar el vatmetro dado que estuvo con la batera descargada.

G. BIBLIOGRAFIA: http://es.slideshare.net/fquev/cuestionario-maquinas-elecricas-felipe-quevedo-capitulo-2 http://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/5081/1/PRACTICA%20Tema%20I.%20Laboratorio%20de%20Maquinas%20I.%20INstrumentos%20y%20Errores%20de%20Medicion.pdf http://www.fing.edu.uy/if/cursos/lab2/HistMag2009.pdf http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_em/HisteresisUF2007.pdf http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/electrica-tecnologico/maquinas-electricas-i/2015/i/guia5.pdf