capitulo i parte 2 materiales y curvas ing
DESCRIPTION
ninTRANSCRIPT
CAPITULO I: PARTE 2MATERIALES FERROMAGNETICOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO E.P. ING.
MECÁNICA ELECTRICACURSO: MAQUINAS
ELECTRICAS I
M.Sc. ING. Julio Fredy Chura Acero
Electromagnetismo
Materiales para circuitos magnéticos
Figura Orientación de los átomos de un material ferromagnético.
Electromagnetismo
Curva de magnetización de un material
Circuito para determinar la curva de magnetización de un núcleo.
Electromagnetismo
Curva de magnetización de un material
Curvas de magnetización.
Electromagnetismo
Curva de magnetización de un material
Chapa magnéticautilizada para la construcción de
transformadores.
Electromagnetismo
Curva de magnetización de un material
Curvas de magnetización para diferentes materiales (Cortesía NAFSA S.L.).
Electromagnetismo
Permeabilidad magnética
Curva de permeabilidad comparada con la de imanación.
Electromagnetismo
Histéresis magnética
Figura 1.27. Ciclo de histéresis.
Electromagnetismo
Histéresis magnética
Figura 1.28. Ciclo de histéresis para un material magnéticamente duro.
Electromagnetismo
Histéresis magnética
Ciclo de histéresis para un material magnéticamente blando.
Electromagnetismo
Corrientes parásitas o de Foucault
Corrientes parásitas de valorelevado en un núcleo macizo. Detalle de núcleo de
chapas magnéticas.
3. Electromagnetismo
3.12. Corrientes parásitas o de Foucault
Figura 1.32. Corrientes parásitas de pequeñovalor en chapas magnéticas.
10FTE-ME 1CICLO DE HISTÉRESISCICLO DE HISTÉRESIS
B
H
Hm
BR
-Hm
-Bm
Hc
Bm
Hm
Magnetismo remanente: estado del material en
ausencia del campo magnético
Campo coercitivo: el necesario para anular
BR
CICLO DE HISTÉRESIS
f
N espiras
i H:i H:
+
uu
Bf : Bf :
11FTE-ME 1CURVA DE MAGNETIZACIÓN I
Uniendo los vértices de los ciclos de histéresis correspondientes a
diversos Hm se obtiene la curva de magnetización o característica magnética
del material
Uniendo los vértices de los ciclos de histéresis correspondientes a
diversos Hm se obtiene la curva de magnetización o característica magnética
del material
CURVA DE MAGNETIZACIÓN IICURVA DE MAGNETIZACIÓN II
Aire
MaterialFerromagnético
H
B
Zona de saturación
Zonalineal
“Codo”
Aire
MaterialFerromagnético
H
B
Zona de saturación
Zonalineal
“Codo” CARACTERÍSTICAMAGNÉTICACARACTERÍSTICAMAGNÉTICA
El material magnético, una vez que alcanza la saturación, tiene un comportamiento idéntico al del aire, no permitiendo que la densidad de flujo siga
aumentando a pesar de que la intensidad del campo si lo haga
El material magnético, una vez que alcanza la saturación, tiene un comportamiento idéntico al del aire, no permitiendo que la densidad de flujo siga
aumentando a pesar de que la intensidad del campo si lo haga
22FTE-ME 1PÉRDIDAS POR HISTÉRESIS I
N espiras
i(t)
Sección S
Longitud línea media (l)
Núcleo de material ferromagnético
U(t)
+
Resistencia interna R
Longitud l
2 2 2( )d SBd dBp u i Ri N i Ri H Ri S H
dt dt dtf
= × = + = + = +l l
du Ri N
dtf
= +
2 2( ) FedB
w p t dt Ri dt S H dt Ri dt V HdBdt
= = + = +ò ò ò ò òl
Energía pérdida por efecto Joule en REnergía pérdida por efecto Joule en R Energía pérdida por
proporcional al área del ciclo de hitéresis y al volumen
Energía pérdida por proporcional al área del ciclo de hitéresis y al volumen
PÉRDIDAS POR HISTÉRESIS IIPÉRDIDAS POR HISTÉRESIS II
Las pérdidas por histéresis son
proporcionales al volumen de material magnético y
al área del ciclo de histéresis
Inducción máxima Bm
Frecuencia f
PHistéresis= K f Bm2 (W/Kg)
Cuanto > sea Bm > será el ciclo de histéresis
Cuanto > sea f > será el
número de ciclos de
histéresis por unidad de
tiempo
CORRIENTES PARÁSITAS ICORRIENTES PARÁSITAS I
Sección transversaldel núcleo
Flujo magnéticoCorrientes parásitas
Las corrientes parásitas son corrientes que circulan por el inte-rior del material magnético como consecuencia del campo.
Las corrientes parásitas son corrientes que circulan por el inte-rior del material magnético como consecuencia del campo.Según la Ley de Lenz reaccionan contra el flujo que las crea reduciendo la inducción magnética, además, ocasionan pér-didas y, por tanto, calentamiento
Según la Ley de Lenz reaccionan contra el flujo que las crea reduciendo la inducción magnética, además, ocasionan pér-didas y, por tanto, calentamiento
Pérdidas por corrientes parásitas: Pfe = K f 2Bm (W/Kg)
25FTE-ME 1
Aislamiento entre chapas (0,001 mm)Aislamiento entre chapas (0,001 mm)
Chapas magnéticas apiladas (0,3 - 0,5 mm)Chapas magnéticas apiladas (0,3 - 0,5 mm)
Flujo magnéticoFlujo magnético
Menor sección para el paso de la corrienteMenor sección para el paso de la corriente
Los núcleos magnéticos de todas las máquinas
Se construyen con chapas aisladas y apiladas
Corrientes parásitas IICorrientes parásitas II
26FTE-ME 1
Pérdidas en el hierroPérdidas en el hierro
0,33 mm (400 Hz)a = 0,33 mm (400 Hz)a =
0,10 mm (400 Hz)a = 0,10 mm (400 Hz)a =
0,33 mm (50 Hz)a = 0,33 mm (50 Hz)a =
0,10 mm (50 Hz)a = 0,10 mm (50 Hz)a =
( )WkgF H hp p p p= + = ( )WkgF H hp p p p= + =
0
5
10
15
1,00,5 1,52,0 mBmB
21
H
M
Campo magnético aplicado
Imanación del
material
Material imanado hasta saturación por alineación de
dominios
El material ferromagnético sigue una curva no lineal cuando se imana desde campo cero
El ciclo de histéresis muestra que la imanación de un material
ferromagnético depende de su historia previa. Una vez se ha llevado el material a saturación el campo
aplicado H puede ser reducido a cero pero el material retiene buena parte de su imanación (“recuerda su historia”).
Cuando el campo magnético aplicado cae a cero, sigue
existiendo magnetismo remanente (esto tiene utilidad
para almacenamiento magnético de datos)
El campo magnético aplicado debe invertirse y alcanzar un
valor llamado campo coercitivo para que la imanación vuelva a
ser nula
Saturación en sentido opuesto
HISTÉRESIS MAGNÉTICA
En el eje de ordenadas puede representarse bien la imanación
M o bien el campo B
INTRODUCCIÓN
Magnetismo
Electricidad
y
MUNDO TÉCNICOEl tren de levitación magnética
Tren de levitación magnética(Cortesía de Wikipedia).
Maglev.
EN RESÚMEN