informe previo maquinas eléctricas

1. EXPERIMENTO N°1
TEMA: CARACTERISTICAS DE LOS CIRCUITOS MAGNETICOS
 OBJETIVOS
 Determinar a partir de pruebas experimentales en un reactor con
núcleo de hierro. Las características y/o propiedades de magnetización
de un material ferromagnético.
 Observación de lazo de histéresis dinámica y de la forma de onda de la
corriente de excitación. Así mismo se presenta un método para efectuar
la separación de pérdidas en el núcleo.
 Adquirir la habilidad necesaria para determinar la curva de
magnetización y sus relaciones de trasformación en función de: E, I, N.
 Observar las normas de seguridad al realizar el ensayo.
 FUNDAMENTO TEÓRICO
Curva de magnetización:
Las gráficas que representan la relación B/H se llaman comúnmente curvas B-H,
curvas de magnetización o curcas de saturación estos resumen su comportamiento
magnético, y son muy útiles en el diseño y análisis del comportamiento de los
motores o trasformadores eléctricos. Resulta de graficar la ecuación: B=μH, donde la
permeabilidad magnética μ del núcleo es considerada constante(o lineal) solo en la
zona “no saturada”.
Las secciones principales de una curva típica de magnetización se muestra en la figura
siguiente .La curva cóncava hacia arriba para valores bajos de intensidad de campo
magnético, muestra de alguna manera, pero no siempre, características lineales para
valores medios de intensidad de campo y luego es cóncava hacia abajo para valores
altos de intensidad de campo de campo, eventualmente, para valores muy altas de
intensidades es casi plano.

2. Dependiendo de la aplicación, el núcleo magnético de un aparato puede ser operado
en la región lineal (I), región de la rodilla (II) y/o la región de saturación (III). Por
ejemplo, los trasformadores y las máquinas de C.A se operan en la región lineal y la
parte inferior de la rodilla, los generadores de corriente directa auto excitados y los
motores de corriente directa, se operan en el extremo de la parte superior de la
rodilla.
Perdidas en núcleos magnéticos:
Si alimentamos con corriente continua a una bobina con núcleo de hierro, podemos
observar que no se produce calentamiento en el hierro, las únicas perdidas serán los
que se producen en la resistencia interna de la bobina. En cambio si la corriente de
magnetización es alterna, se observara que el núcleo se calienta y se producen unas
nuevas pérdidas llamadas “perdidas en el núcleo”, pues son debido a la variación del
campo magnético y flujo magnético. Estas pérdidas son de dos tipos.
a) Perdidas por Histéresis:
La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de
sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos
encontrar diferentes manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se
aplica a fenómenos que no dependen sólo de las circunstancias actuales, sino
también de cómo se ha llegado a esas circunstancias.
Las pérdidas por histéresis representan una pérdida de energía que se manifiesta en
forma de calor en los núcleos magnéticos y esto hace que se reduzca el rendimiento
del dispositivo. Con el fin de reducir al máximo estas pérdidas, los núcleos se
construyen de materiales magnéticos de características especiales, como por
ejemplo acero al silicio. Por ejemplo, para la fabricación de imanes permanentes se
eligen materiales que posean un campo coercitivo lo más grande posible.
La pérdida de potencia es directamente proporcional al área de la curva de histéresis.
b) Perdidas por corrientes parasitas o de Foucault:

3. La corriente de Foucault (corriente parásita también conocida como
"corrientes torbellino”) es un fenómeno eléctrico descubierto por el físico
francés Léon Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa
un campo magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una
circulación de electrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas
corrientes circulares de Foucault crean electroimanes con campos magnéticos
que se oponen al efecto del campo magnético aplicado. Cuanto más fuerte sea
el campo magnético aplicado, o mayor la conductividad del conductor, o mayor
la velocidad relativa de movimiento, mayores serán las corrientes de Foucault y
los campos opositores generados.
En los núcleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas
debido a las variaciones de flujo magnético a que se someten aquellos núcleos.
Estas tensiones inducidas son causa de que se produzcan corrientes parásitas
en el núcleo (llamadas corrientes de Foucault), que no son óptimas para la
buena eficiencia eléctrica de éste.
Las corrientes de Foucault crean pérdidas de energía a través del efecto Joule.
 EQUIPOS Y/O INSTRUMENTOS A UTILIZAR
 1 Reactor con núcleo de hierro.
 1 Auto transformador variable.
 1 Resistencia de 60kΩ.
 1 Reóstato de 4.5Ω, 4A.
 1 Condensador de 20μF 220V.
 1 Amperímetro de (A.C) 2A.
 1 Voltímetro monofásico de (A.C) de 220V.
 1 Vatímetro monofásico A.C de 120W.
 1 Osciloscopio con acceso vertical y horizontal.
 1 Llave cuchilla monofásica de 30A.
 1 Multímetro digital.
 PROCEDIMIENTO
- Obtención de la característica B-H
- Armar el siguiente circuito:
N
O

4. NOTA:
Antes de energizar el circuito, el auto transformador deberá estar en posición de cero
voltios después de comprobar la corrección de las conexiones, cerrar el interruptor S1
alimentando el auto transformador y elevar la tensión aplicada hasta un 50% sobre la
tensión nominal.
Comprobando el adecuado funcionamiento de todos los instrumentos y elegido los
rangos convenientes, reducir la tensión a cero.
Nuevamente elevar la tensión en forma progresiva registrando valores de tensión y
corriente. Hacer mediciones hasta un 20% sobre la tensión nominal.
OBERVACION DEL LAZO DE HISTÉRESIS Y LA FORMA DE ONDA DE LA
CORRIENTE DEL REACTOR
LAZO DE HISTERESIS: Disponer del siguiente circuito.
Ajustarla tensiónde salidadel autotransformadora20, 40, 60, 100, 120% de latensión
nominal yobservarcomovaría la formade la figurasobre la pantalladel osciloscopio.
Corriente del reactor
En el circuitoanterioraplicara las placasy tierrala tensiónhastaun30% sobre latensión
nominal. Asímismotomarlaslecturassobre losinstrumentosconectados(ennuestrocaso
anexaremosa este documentolas fotos de los experimentosrealizados).

6. OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES
 La perdida por histéresis se da esencialmente debido a una fuente de corriente
alterna ya que se genera perdida de energía en el núcleo de hierro de nuestro
transformador.
 Dependiendo del material del entrehierro podemos ver una mayor o menos
perdida de energía en el flujo magnético que circula por el núcleo de hierro.
 Con ayuda del osciloscopio podemos ver la distorsión de la señal de entrada a
través del núcleo del transformador en el circuito ( en este caso senoidal)
 La eficiencia de un transformador es la relación entre la cantidad de energía que
entrega el transformador (energía útil) entre la cantidad de energía que se le
entrega al transformador (incluyendo las pérdidas) es alta trabajando con
valores nominales, los cuales aseguran la máxima transferencia de energía.
BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS
Maquinas electromecánicas y electromagnéticas, Leander.
Mit Staff, Jhon Wiley, Circuitos magnéticos y transformadores.
Máquinas eléctricas, Fitzgerald y Kingsley
Enrique harper/cursode transformadoresymotoresde induccion/4taedicion/
mexico/2005/
http://www.youtube.com/watch?v=jtIdGxzCEEY&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=MGTtZFGsw2U&feature=related