UT4. CIRCUITOS MAGNÉTICOS DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS.pptx

FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
1.MAGNETISMO Y CAMPO MAGNÉTICO
2.INTERACCIÓN ENTRE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA Y UN CAMPO
MAGNÉTICO
3.FENÓMENOS MAGNÉTICOS
4.PERMEABILIDAD E HISTÉRESIS MAGNÉTICA
5.CORRIENTES PARÁSITAS O DE FOUCAULT
6.GENERADOR ELÉCTRICO ELEMENTAL, ALTERNADOR
4

4 FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
1.MAGNETISMO Y CAMPO MAGNÉTICO
Propiedad que tienen determinados materiales en estado natural
o artificial para atraer el hierro. Dicha propiedad puede ser
aprovechada para la transformación de energía eléctrica en mecánica
y viceversa.
-PERMANENTES
Los efectos de imanación se mantienen de forma
continuada.
Pueden ser magnetizados de forma natural o artificial.
-TEMPORALES
El magnetismo se mantiene mientras se produce un
fenómeno físico de magnetización sobre ellos.
Por ej. Los electroimanes, que solamente conservan el
magnetismo si se aplica corriente a un circuito eléctrico
de excitación.

(Máquinas eléctricas).
 FUNCIÓN DE CÓMO HAYA SIDO GENERADA LA MAGNETIZACIÓN:
NATURALES: Origen mineral y poseen de forma natural esa
propiedad de atracción.
Pueden ser cerámicos (bases de óxidos de Fe, estroncio o
bario) o de tierras raras (Neodimio y el samario)
Elevada remanencia y capaces de trabajar a elevadas
temperaturas.
Magnetita
ARTIFICIALES: Se general mediante un estímulo externo.
Pej. Acercamiento de otro imán o el paso de una corriente
eléctrica próxima al metal que se va a magnetizar
Los polos poseen mayor fuerza magnética
(norte-sur).
Línea neutra es donde menor magnetización.

CAMPO MAGNÉTICO
Región del espacio en la que se perciben las fuerzas magnéticas de un
imán o de un elemento magnetizado.
Desplazamiento de cargas cuyo sentido se ha establecido por
convención, del polo N al S. Representación según líneas de fuerza o de
inducción magnética.

FLUJO MAGNÉTICO
Es el número total de líneas
de fuerza que forman un
campo magnético. Se
representa mediante  (fi) y
cuya unidad en el weber
(Wb).
Cuánto mayor sea el
número de líneas de campo,
mayor será el valor del flujo
magnético.
N es una recta normal a la superficie y forma un ángulo θ con el vector
inducción magnética B.
 = Flujo magnético (Wb)
A= Área sobre la que actúa el flujo magnético (m2)
B = Densidad del flujo magnético (Wb/m2)

INDUCCIÓN MAGNÉTICA
Es la cantidad de líneas de fuerza que traspasa una unidad de superficie.
También denominada densidad de flujo magnético.
Se representa mediante  y cuya unidad es el tesla (T).
=.S
ELECTROMAGNETISMO
Parte de la electrotecnia que estudia los fenómenos eléctricos y magnéticos,
así como los efectos que entre ellos producen.

En una placa circular de 7cm de radio existe una densidad de flujo
magnético de 5 teslas. Calcular el flujo magnético total a través de la
placa, en webers
 área de la placa circular

4FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
 Campo magnético en un CONDUCTOR
Cuando un conductor es atravesado por una corriente eléctrica, a su
alrededor se crea un campo magnético cuyas líneas fuerza son circulares
y concéntricas al conductor.
El campo magnético creado
alrededor del conductor es
mayor cuanto mayor es la
corriente eléctrica que lo
atraviesa.

 Campo magnético en una ESPIRA
En una espiral se conoce el sentido del campo magnético utilizando la
regla de la mano derecha. La polaridad en ambas caras de la espera es:

 Campo magnético en una BOBINA
Para conseguir un campo magnético más intenso se pueden unir en serie
varias espiras. Esto se consigue realizando con el conductor una bobina o
solenoide.
El sentido del campo magnético se utiliza la regla de la mano drcha., con
otra interpretación. En este caso, el sentido de cierre de los dedos sobre
la bobina indica el sentido de la corriente y el del dedo pulgar representa
el campo magnético.

CIRCUITO MAGNÉTICO
Consiste en un núcleo de hierro y en una bobina que se alimenta con una
fuente tensión. Al establecer sobre ella el paso de corriente, el núcleo se
magnetiza y atrae los elementos ferromagnéticos que estén a su alrededor.
Sin embargo, si se desconecta la fuente de tensión interrumpiéndose la
corriente, los efectos magnéticos también desaparecen.

Los materiales utilizados para los núcleos de circuitos magnéticos pueden
ser de diferentes tipos:
 Diamagnéticos: Son materiales que no interaccionan con otros
materiales magnéticos. Pej. Oro, Silicio, Hidrógeno, Helio, Cobre,
Germanio, Bronce, Grafito.
 Paramagnéticos: Son materiales que disponen de su propio campo
magnético. Pej. Titanio, aluminio.
 Ferromagnéticos: Aquellos en los cuales los átomos se alinean por
completo con las líneas de fuerza del campo externo. El hierro es el
material por excelencia. Para mejores resultados en la conducción del
campo, suele alearse con cobalto, níquel y silicio.

RELUCTANCIA MAGNÉTICA
Característica que tienen los materiales ferromagnéticos de oponer mayor
o menor resistencia a la formación de líneas de fuerza de un campo
magnético.
El flujo magnético () es directamente proporcional a la fuerza
magnetomotriz (F) e inversamente proporcional a la reluctancia (R).
La unidad de medida se da en amperios-vuelta/weber (Av/Wb).
𝐹
R = 

INTENSIDAD DE UN CAMPO MAGNÉTICO
Es la fuerza de un campo magnético. Se representa con el símbolo H y tiene
como unidad el amperio-vuelta/metro (Av/m)
Es más intensa cuanto mayor es la corriente que lo recorre (I) y el número
de espiras (N) que lo forma. Por lo tanto, será menor cuanto mayor es la
longitud de la bobina (L):
𝐻 =
𝑁. 𝐼
𝐿
FUERZA MAGNETOMOTRIZ
Es la fuerza que permite mantener el campo magnético en un circuito
eléctricomagnético, pej. El de una bobina.
Se representa por F, pero también por f.m.m y se mide en amperios-vuelta
(Av)
Es directamente proporcional a la corriente (I), siendo la cte de
F=N.I
𝐹
𝐻 =
𝐿
proporcionalidad el número de espiras (N) que lo forman.
Es directamente proporcional a la fuerza magnetomotriz (F) e
inversamente proporcional a la longitud de la bobina (L).

Considerando A=S, analíticamente se puede resolver lo siguiente:
Por tanto:
La característica qUe diferencia unos materiales de otros según sean buenos o malos
condUctores magnéticos se denomina PERMITIVIDAD MAGNÉTICA (µ).
La permitividad magnética de un material se expresa normalmente en valor relativo
respecto a la permitividad magnética del vacío. Por tanto, la permitividad relativa (µr) de
un material es igual al cociente entre la permitividad absoluta (µ) del material y la
permitividad del vacío (µ0):
Esto qUiere decir qUe si, por ejemplo, Un material presenta
una permitividad relativa de valor 10, significa qUe es 10
veces mejor condUctor magnético qUe el vacío.
Asimismo podemos decir qUe la permitividad absolUta de
un material es:

2- INTERACCIÓN ENTRE CAMPOS MAGNÉTICOS Y ELÉCTRICOS
Cuando un conductor eléctrico se introduce en el interior de un campo
magnético crea un campo magnético a su alrededor; de la misma manera, un
campo eléctrico puede generar una corriente eléctrica.
Un porcentaje muy elevado de la energía eléctrica que consumimos se genera
con equipos que funcionan gracias a los fenómenos electromagnéticos.
Entre una corriente eléctrica y un campo magnético existe una interacción
qUe provoca diferentes efectos. Estos fenómenos que se pueden obtener a
partir de esta interacción son:
FUERZA: sobre un conductor inducida por un campo magnético.
CAMPO MAGNÉTICO creado por una corriente eléctrica.
FUERZA ELECTROMOTRIZ creada por un campo magnético (Ley de Faraday-
Henry o de inducción electromagnética).

3. 1- FUERZA INDUCIDA SOBRE UN CONDUCTOR
SUpongamos qUe tenemos Un campo magnético y
qUe dentro de él introdUcimos Un hilo condUctor.
Si aplicamos Una corriente eléctrica en el
condUctor veremos qUe automáticamente el hilo
tiende a moverse en dirección perpendicUlar a la
dirección del campo.
Fuerza ejercida por un campo magnéticosobre un conductor.
El movimiento del condUctor se debe a qUe la corriente y el campo magnético
interaccionan entre sí generando Una fUerza sobre el condUctor qUe es la qUe le
prodUce el movimiento.
SI Un condUctor eléctrico por el qUe circUla intensidad de corriente está inmerso en
Un campo magnético, se indUce en él Una FUERZA.
3. FENÓMENOS MAGNÉTICOS
CUando el campo magnético y el condUctor son
perpendicUlares entonces se cUmple la siguiente
expresión:
F = fuerza inducida en newtons [N].
I = intensidad de corriente en amperios [A].
B = campo magnético en teslas [T].
L = longitud del conductor en metros [m].

Principio de funcionamiento de un motor eléctrico
CUando Un condUctor eléctrico se encUentra inmerso en Un campo magnético y sobre dicho
condUctor circUla intensidad de corriente, se indUce sobre él Una fUerza que lo mUeve. Este
fenómeno es el qUe se aprovecha para construir/diseñar los motores eléctricos.
Supongamos un campo
magnético y una bobina de
Una espira (condUctor de ida
y vUelta) capaz de girar sobre
un eje. Los extremos de la
espira están Unidos a un par
de anillos rozantes a través
de los cUales conectamos la
espira con Una batería
exterior, qUe será la
responsable de qUe circUle
intensidad de corriente por
dicha espira.

La interacción entre el campo magnético y la corriente eléctrica genera Una fUerza (F) sobre
cada uno de los lados de la espira paralelos al eje.
PUesto qUe el sentido de la
corriente en ambos lados de
la espira es opUesto, esto
hace qUe las fUerzas indUcidas
por el campo magnético
también sean opUestas, lo
cUal prodUce un par de
fUerzas sobre la espira,
provocándole el giro. De esta
forma conseguimos Un motor
eléctrico elemental.

3. 2- CAMPOS MAGNÉTICOS CREADOS POR CORRIENTES
De manera experimental, cuando a través de un condUctor circUla una corriente eléctrica,
ésta crea un campo magnético alrededor del mismo, cUyas líneas de fUerza tienen forma de
círcUlos concéntricos.
El sentido del campo magnético depende del sentido de
paso de la corriente.
El movimiento rectilíneo del dedo pulgar correspondería al
sentido de la corriente, y el giro de los dedos correspondería
al sentido del campo magnético.
Campo alrededorde un conductor
Cuando tenemos Una bobina de Una espira, de tal manera qUe la corriente circUle por un
lado de la espira en Un sentido, y por el otro lado en sentido contrario.
Los campos magnéticos creados en los condUctores de ida y
vUelta giran entre sí en sentido contrario, de tal manera qUe
en la "zona interior" de la espira las líneas de fUerza qUe se
encUentran a Un lado coinciden en sentido con las del lado
opUesto. Esto hace qUe en la zona central se genere un
campo magnético longitUdinal y perpendicUlar a la bobina.
Campo alrededorde una espira.

RESUMEN
A través en Un condUctor en forma de espira o bucle se crea un peqUeño campo magnético a
sU alrededor qUe genera otro por el interior de la espira.
Mediante experimentos se descUbrió qUe para potenciar este campo magnético era necesario
formar bobinas de mUchas espiras y, además, enrollarlas sobre materiales ferromagnéticos.
De este forma se sUman los campos de las distintas espiras formando Un campo conjUnto,
consiguiéndose así campos magnéticos de valores elevados.
EXCITACIÓN MAGNÉTICA
Capacidad que tiene una bobina para crear un campo magnético.
Se representa con H (Av/m)
N = número de espiras expresado en vUeltas [v].
L = longitUd de la línea de fUerza media en metros [m].
H = excitación magnética expresada en amperios-vUelta
por metro [Av/m].
F=N.I
(Fuerzamagnetomotriz)

INFLUENCIA DEL MATERIAL (NÚCLEO DE LA BOBINA)
Para aprovechar al máximo la excitación magnética (H) de una bobina y
obtener campos magnéticos elevados, tendremos qUe enrollarla sobre un
material ferromagnético.
Por tanto, podemos decir qUe el grado de indUcción magnética (B)
obtenida por un condUctor enrollado sobre un material depende de:
La permitividad magnética del material (µ).
La excitación magnética (H).
Matemáticamente se puede relacionar:

Núcleo de material ferromagnético sobre el qUe
se enrolla una bobina de varias espiras por la qUe
circUla corriente eléctrica.
El campo magnético indUcido es “atraído” por el
núcleo al ser mUcho mejor condUctor magnético
qUe el aire ambiental. En esta sitUación podemos
decir qUe el campo magnético circUla por el
hierro y no por el aire. Este es el fUndamento en
el qUe se basan los electroimanes.
Considerando S la sección transversal del núcleo ferromagnético y qUe la indUcción magnética
(B) es perpendicUlar a dicha sección, se puede calcUlar el flUjo magnético del campo:
Ø = B.S y relacionando esta expresión con
resulta:
µ= permitividadmagnética del material [T.m/Av].
N = número de espiras expresado en vUeltas [v].
L = longitUd de la línea de fUerza media en metros [m].
S = sección transversal del núcleo en metros cUadrados [m2].
sección transversal del núcleo

Mu-metal es una aleación
ferromagnética blanda de níquel-hierro
con muy alta permeabilidad, que se
utiliza para proteger equipos
electrónicos sensibles

APLICACIONES DE LOS ELECTROIMANES
El fenómeno de la inducción de campos magnéticos tiene una serie de
aplicaciones en el campo tecnológico.
 Contactor
 Válvula solenoide
 Interruptor automático (PIA)

CONTACTOR
Cuyo funcionamiento se basa en el campo magnético creado por una
bobina enrollada sobre un núcleo ferromagnético al ser atravesada por
una corriente eléctrica.
Está formado por dos piezas ferromagnéticas, una fija (1) y otra móvil
(2), que se encuentran relativamente próximas entre sí, y que en
posición de reposo se encuentran separadas por la acción de un muelle.
La pieza fija se encuentra enrollada a una bobina conectada a una fuente
de tensión eléctrica.

Si se conecta la bobina de la pieza ferromagnética 1 a la fuente de tensión, por
ella circulará una corriente que, originará un campo magnético.
Este campo, a su vez, ejerce una fuerza de atracción sobre la pieza
ferromagnética 2, que tras vencer la resistencia del muelle se desplaza hasta
tocar con la pieza 1.
Este mecanismo se utiliza, para conectar y desconectar el compresor de una
instalación frigorífica. Para ello se conectan los contactos eléctricos del
circuito de arranque del compresor a la pieza móvil del contactor, y al
activarse éste, los contactos cierran el circuito conectando el compresor.

Aspecto y despiece de un contactor.

VÁLVULA SOLENOIDE
El mecanismo de una válvula solenoide se basa
en conectar y desconectar la tensión de una
bobina. Por ejemplo en la válvula solenoide
abre y cierra el paso del líquido refrigerante
hacia el evaporador.
En este caso se trata de una bobina por la que
se hace pasar una corriente eléctrica de tal
manera que genere un campo magnético cuya
fuerza hace desplazar un vástago que se
encarga de abrir o cerrar el paso de fluido a
través de la válvula.

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO (PIA)
En los cuadros de protección de las instalaciones eléctricas
encontramos interruptores automáticos, que protegen frente a
cortocircuitos gracias a la fuerza ejercida por una bobina sobre un
vástago.

3. 3- FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA. LEY DE FARADAY-HENRY
El paso de una corriente a través de un conductor origina un campo
magnético y que si este conductor se introduce en otro campo magnético,
la interacción entre ambos da lugar a una fuerza que pro duce el
movimiento del conductor (efecto motor).
El efecto contrario también es posible, es decir, un campo magnético es
capaz de originar corrientes eléctricas (efecto generador), denominadas
corrientes inducidas; la aparición de una corriente siempre está ligada a la
presencia de una fuerza electromotriz. Esto de define a través de la Ley de
Faraday-Henry o ley de inducción electromagnética.

Experimento Faraday y Henry:
1 - Introdujeron una bobina de una espira entre los polos N y S de un
campo magnético y observaron que no ocurría nada.
2 - A continuación construyeron un eje de giro y unos cojinetes para permitir
el giro de la espira, y colocaron un par de anillos rozantes unidos a los
extremos de la espira para poder conectarla a un circuito eléctrico.
Al someter la espira
a giro comprobaron
que entre sus
extremos (A y B)
aparecía una Fem
inducida.

3- A continuación observaron que al cerrar el interruptor, la bombilla
se encendía. Por lo que vieron que al cerrar el circuito y existir Fem,
se establece intensidad de corriente que hace brillar la bombilla. En
este caso la bobina se comporta como una fuente de tensión alterna
senoidal.

La Ley de Faraday o de inducción electromagnética representa el
principio de funcionamiento de los generadores de energía eléctrica.
-Los generadores de Fem alterna senoidal reciben el nombre de
alternadores
-Los generadores de Fem continua se llaman dinamos.
Los faros de las bicicletas brillaban únicamente cuando el ciclista
pedaleaba, es decir, cuando se producía el giro de la rueda. Esto era
debido a que la rueda estaba en contacto con una dinamo que, al girar,
proporcionaba la Fem necesaria para generar la corriente que encendía
la bombilla.

La mayor parte de la energía qUe consUmimos se genera
aprovechando el fenómeno de indUcción electromagnética.
¿CUál es la diferencia básica qUe existe entre los tipos de centrales
eléctricas (térmicas, nUcleares, hidráulicas, eólicas, fotovoltaicas) desde
el pUnto de vista de la ley de indUcción electromagnética.

Todas las centrales eléctricas convencionales son iguales desde el
pUnto de vista electromagnético: hay que prodUcir movimiento
para qUe el flUjo qUe atraviesa las bobinas sea variable. La
diferencia entre ellas está en la fUerza motriz Utilizada para
conseguir el movimiento:
-Hidráulicas: aprovechando la fuerza del salto de agua.
-Eólicas: aprovechando la fuerza del viento.
-Térmicas: aprovechando la combustión de carbón, fuel, etc para
conseguir vapor de agua a presión.
-Nucleares: aprovechando la fisión nuclear para conseguir vapor
de agua a presión.
Las únicas centrales no basadas en la inducción electromagnética
son actualmente las fotovoltaicas.

Dispositivo electromagnético que solamente funciona en corriente
alterna (AC) y que es capaz de conseguir cambiar la tensión de una
instalación eléctrica.
El transformador eléctrico está compuesto principalmente por dos
bobinas de conductores con espiras enrolladas y un núcleo cerrado de
hierro dulce.
TRANSFORMADOR
Este campo magnético
atraviesa la bobina 2
(secundaria) y en ella se
induce una Fem. Si
conectásemos un receptor a
la bobina 2, por ella
circularía intensidad.
Transformador elemental formado por dos bobinas y un núcleo
ferromagnético. Al conectar la bobina 1 (primaria) a una tensión
alterna, por ella circulará intensidad alterna que da lugar a un campo
magnético variable.

4 FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS TRANSFORMADOR

Puesto que el flujo del campo magnético es el
mismo para ambas bobinas y la Fem es
proporcional al número de espiras, entonces
es lógico pensar que la bobina con mayor
número de espiras será la que tenga más Fem.
Entre la Fem de las dos bobinas de un
transformador existe la siguiente relación:

Supongamos que conectamos la bobina primaria de 100 espiras de un
transformador a una toma de tensión doméstica (230 V). ¿Qué tensión se
induciría en la bobina secundaria que tiene 25 espiras?
Para conocer la fuerza electromotriz de la bobina secundaria (Fem2) se
aplica la relación que acabamos de ver:
Como el número de espiras de la bobina 2 es la cuarta parte de las que tiene la
bobina 1, su fuerza electromotriz inducida también resulta ser la cuarta parte que en
la bobina 1.

Para transportar la corriente eléctrica desde el punto
de origen donde se genera, debe ser en alta tensión. La
dificultad es que, al llegar a su punto de destino, las
viviendas, hay que disminuir la corriente eléctrica hasta
los 230V (baja tensión). Para lograrlo se usan los
transformadores eléctricos, que nos permiten
aumentar la tensión cuando la corriente sale de la
central eléctrica, para poder transportarla y después
disminuirla cuando llegue a las casas, a las fábricas, a
las industrias, etcétera.
El transformador convierte la energía eléctrica alterna
con un nivel de tensión, en energía alterna con otro nivel
de tensión.

Los transformadores eléctricos se basan en el principio de la inducción
electromagnética ( Ley de Faraday y Henry).

En un circuito de corriente continua las corrientes no son variables y,
por tanto, el flujo magnético tampoco. Por tanto, en un transformador
si no hay variaciones de flujo, no hay fuerzas electromotrices inducidas.
Apoyándote en la "ley de inducción electromagnética", razona por qué un
transformador no funciona en circuitos de corriente continua (CC).
Si la corriente generada en el devanado primario fuera corriente
continua, el flujo magnético creado no sería variable. Si el flujo creado
no es variable, no cortará las espiras del devanado secundario, porque
siempre sería el mismo flujo. Y como consecuencia, no se generaría
tensión o corriente en el devanado secundario.
Por la Ley de Lenz, la corriente debe ser alterna para que se produzca
esta variación de flujo magnético. El transformador eléctrico no puede
utilizarse con corriente continua.

El coeficiente de autoinducción (o inductancia) es una constante que
relaciona la intensidad que circula por una bobina con la Fem que en
ella se induce.
Coeficiente de autoinducción de una bobina - INDUCTANCIA

Tipos de Transformadores
Ya que pueden aumentar o reducir la tensión, una de las primeras
clasificaciones para distinguir los tipos de transformadores(trafos) es:
- Reductores: reducen el voltaje de la entrada a la salida.
- Elevadores: aumentan el voltaje de la entrada a la salida.
- De Aislamiento: los transformadores de aislamiento mantienen
constante el voltaje y su función suele ser como elemento de
seguridad o protección.
- Variables: Varían la tensión de salida, aún manteniendo estable la
tensión de entrada.

Pero normalmente los transformadores, se clasifican en función de sus
devanados y de sus núcleos magnéticos. Según el núcleo de los trafos:
En función de cómo se colocan (enrollan) las bobinas o devanados
los tenemos concéntricos o alternados.

Otra clasificación podría ser por el tipo de refrigeración de las
bobinas: enfriamiento por aire, aceite, ventilación forzada o agua.
Según la tensión utilizada: de Baja, De Media y de Alta Tensión.
Pueden ser monofásicos o trifásicos.
Alta tensión
Monofásico
Enfriamiento por aceite
Trifásico
Enfriamiento por agua

PERMEABILIDAD E HISTÉRESIS MAGNÉTICA. CICLO DE HISTÉRESIS
Los núcleos ferromagnéticos presentan pérdidas de calor (energía
generada) por dos medios que se describen a continuación:
• Pérdidas por histéresis magnética
• Pérdidas por corrientes parásitas
Los materiales ferromagnéticos se
utilizan para obtener campos
magnéticos (electroimanes), siendo
éstos imprescindibles en las máquinas
eléctricas (motores, generadores y
transformadores). Sin embargo, la
magnetización de un material
ferromagnético sigue un proceso cíclico
(curva de magnetización):

Suponer un material ferromagnético, que nunca haya sufrido una
magnetización ( nunca se haya utilizado como núcleo para una bobina)
Se introducir en la bobina que lo magnetiza una corriente alterna que,
asimismo, producirá una excitación magnética (H) también alterna. Durante
el proceso se distinguen las siguientes zonas o etapas:
Zona 0-1: en el punto 0 no hay ni excitación magnética (H) ni inducción
magnética (B), porque nunca se ha magnetizado. Conforme aumentamos H,
entonces B aumenta linealmente hasta llegar al punto 1.
Zona 1-2: a partir del
punto 1, B no es lineal
con H (codo de
saturación), y los
incrementos de H no
producen el incremento
equivalente de B. Al
llegar al punto 2, B no
aumenta más aunque lo
haga H, y se dice que el
material está totalmente
saturado.

Zona 2-3: al disminuir H, los valores de B son mayores que en la zona 1-2,
donde se realizó la primera magnetización. Al anular H (H=0), el campo
magnético no se anula (punto 3). A este valor se le llama magnetismo
remanente (Br). Por tanto, aunque anulemos la excitación magnética (H),
el campo magnético no se anula y el núcleo de hierro queda imantado
con magnetismo remanente.
Zona 3-4: invertimos la excitación (H< 0), pero hasta que no se llegue al
punto 4, no se anula B. Esta excitación magnética negativa se conoce como
excitación coercitiva (Hc).
A partir de punto 4: ocurre
lo mismo pero en sentido
contrario (corresponde a
los puntos 2`, 3` y 4`).
A partir de 4`: la zona 1-2
de primera magnetización
no se repite más.

Las pérdidas por histéresis representan una pérdida de energía que se
manifiesta en forma de calor en los núcleos magnéticos. Bajo este
criterio, los materiales ferromagnéticos se clasifican en blandos y duros.

PÉRDIDAS POR CORRIENTES PARÁSITAS.
Cuando el flujo magnético es variable, se inducen en el interior del
núcleo ferromagnético unas pequeñas corrientes llamadas corrientes
parásitas, que también producen pérdidas de calor.
Para minimizarlas estas pérdidas, los núcleos de las máquinas eléctricas no
son macizos, sino que se construyen a base de láminas ferromagnéticas con
materiales aislantes en sus caras.

Las pérdidas de calor (tanto por corrientes parásitas como por histéresis) a
través de los núcleos de material ferromagnético se puede utilizar en
determinados casos como fuente de calor.
EJEMPLO: COCINAS VITROCERÁMICAS DE INDUCCIÓN
Los campos magnéticos que circulan por materiales ferromagnéticos
producen calor por histéresis y por corrientes parásitas, y este calor
puede ser aprovechado en determinados casos.

El funcionamiento se basa en una bobina que al ser atravesada por una
corriente eléctrica crea un campo magnético, el cual desprende (pierde)
una cantidad de calor suficiente para emplearlo en cocinar los alimentos.
Si el recipiente (olla, sartén, etc.) está fabricado con un material
ferromagnético, el aprovechamiento de este calor será mucho más
elevado que en otro tipo de materiales.

Si sabemos que por un solenoide vacío de 5 cm
circula una corriente eléctrica de 12 A y el
campo magnético creado en su interior es 0.1 T.
¿De cuántas espiras está compuesto el
solenoide?

EJERCICIO 1
Si sabemos que por un solenoide vacío de 5 cm circula una corriente
eléctrica de 12 A y el campo magnético creado en su interior es 0.1 T. ¿De
cuántas espiras está compuesto el solenoide?

GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA: EL ALTERNADOR
Son máquinas que transforman energía mecánica, que reciben por el rotor,
en energía eléctrica en forma de corriente alterna.
Los alternadores son máquinas de corriente alterna síncrona, que son las
que giran a la velocidad de sincronismo, que está relacionada con el
nombre de polos que tiene la máquina y la frecuencia de la fuerza
electromotriz.
Esta relación hace que el motor gire a la misma velocidad que le impone el
estátor a través del campo magnético.
Donde f es la frecuencia a la cual esta conectada la
máquina y P es el numero de pares de polos.

Su estructura es la siguiente:
Estátor: Parte fija exterior de la máquina. El estátor está formado por
una carcasa metálica que sirve de soporte. En su interior encontramos
el núcleo del inducido, con forma de corona y ranuras longitudinales,
donde se alojan los conductores del enrollamiento inducido.
Rotor: Parte móvil que gira dentro del estátor. El rotor contiene el
sistema inductor y los anillos de rozamiento, mediante los cuales se
alimenta el sistema inductor. En función de la velocidad de la máquina
hay dos formas constructivas.
-Rotor de polos salidos o rueda polar: Utilizado para turbinas hidráulicas
o motores térmicos, para sistemas de baja velocidad.
-Rotor de polos lisos: Utilizado para turbinas de vapor y gas, estos
grupos son llamados turboalternadores. Pueden girar a 3000, 1500 o
1000 r.p.m. en función de los polos que tenga.

Ventajas del alternador respecto a la dinamo
•En el alternador eléctrico se puede obtener mayor gama de velocidad de
giro. La velocidad de giro puede ir desde 500 a 7.000 rpm. La dinamo a
altas rpm sufre en el colector y las escobillas elevado desgaste y subida
de temperaturas.
•El conjunto rotor y estátor en el alternador es muy compacto.
•Los alternadores poseen un solo elemento como regulador de tensión.
•Los alternadores eléctricos son más ligeros: pueden llegar a ser entre un
40 y un 45% menos pesados que las dinamos, y de un 25 a un 35% más
pequeños.
•El alternador trabaja en ambos sentidos de giro sin necesidad de
modificación.
•La vida útil del alternador es superior a la de la dinamo. Esto es debido a
que el alternador eléctrico es más robusto y compacto, por la ausencia
del colector en el inducido, y soporta mejor las altas temperaturas.

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