Electrotecnia

1. 1) Circuito
Un circuito es un elemento compuesto por diversos conductores por el cual
pasa la corriente de electricidad. Lo habitual es que el circuito cuente con
dispositivos que producen o consumen esta corriente eléctrica. Están formados
por varios elementos, tales como resistencias, capacitores, transmisores,
resistencias y fuentes de voltaje y corriente. Entre los distintos tipos de circuitos,
además de los eléctricos, pueden mencionarse a los circuitos neumáticos,
los circuitos magnéticos y los circuitos impresos.
2) Circuito magnético
En general se denominara circuito magnético a un conjunto de enrollados
alimentados por corrientes, y enlazados magnéticamente entre sí.
Se denomina circuito magnético a un dispositivo en el que las líneas de fuerza
del campo magnético están canalizadas a través de un material generalmente
ferromagnético, lo que hace que el campo magnético se fluya, casi
exclusivamente, por dicho material.
Los materiales ferromagnéticos, compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto,
tungsteno, níquel, aluminio y otros metales, son los materiales magnéticos más comunes
y se utilizan para el diseño y constitución de núcleos de los transformadores y maquinas
eléctricas
3) Magnetismo
El magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los
objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros materiales.
4) Breve Historia del Magnetismo
Los fenómenos magnéticos son conocidos desde épocas remotas cuando los
griegos observaban que ciertas piedras atraían el hierro y que los trocitos de hierro
atraídos, atraían a su vez a otros. El primer filósofo que estudió el fenómeno del
magnetismo fue el griego Tales de Mileto [625 - 545 a. C.]. Luego se sabe que los
chinos dieron ciertos avances en el estudio del magnetismo como lo fue el
científico Shen Kua (1031-1095) que escribió sobre la brújula de aguja magnética

2. y mejoró la precisión en la navegación. Así en adelante se sabe de algunos
descubrimientos en esta materia, pero debemos saltar hacia donde principalmente
ocurre la "acción". A finales del siglo XVIII y principios del XIX comenzaron,
curiosamente, la investigación simultánea de las teorías de electricidad y
magnetismo. Con lo que destacamos a científicos como Hans Oersted (1777 -
1851), quien describió cierta relación entre la electricidad y el magnetismo.
También está el francés André Marie Ampére (1775 - 1836) seguido por el físico
francés Dominique François (1786 - 1853) quienes profundizarán en dicho campo.
El científico británico Michael Faraday (1791 - 1867) descubrió importantes
hallazgos sobre el movimiento de un imán que se encuentra cercano a una
corriente eléctrica. Quién finalmente unió exitosamente ambas teorías fue el físico
británico James Maxwell (1831 - 1879), que predijo la existencia de ondas
electromagnéticas e identificó la luz como un fenómeno
electromagnético. Información que fue útil, además para Albert Einstein (1879 -
1955), en su famosa teoría de la relatividad espacial. Sucesos que dieron pie a lo
que hoy conocemos como magnetismo y con lo que se sigue trabajando y
avanzando en la fisica del siglo XX y XXI.
5) Materiales que son magnéticos
En los dispositivos de conversión de energía, es muy importante el uso de
materiales magnéticos, ya que mediante su empleo, se pueden obtener valores
elevados de densidad de flujo magnético (B) con valores de fuerza magnetizante
(N.I) relativamente pequeños. Mediante el uso de estos materiales se pueden
dirigir los campos magnéticos en las trayectorias deseadas. Los núcleos,
magnéticos que se utilizan en la práctica, son de hierro y sus aleaciones, siendo la
relación entre la inducción "B" y la intensidad de campo magnético "H" no lineal.
La correspondencia entre ambos está dada por lo que se llama curva de
imanación. En la misma se observa que hay una primera zona que a iguales
incrementos de la intensidad de campo magnético se producen iguales
incrementos de inducción magnética (Zona A), luego aparece una zona en la cual
los incrementos de inducción magnética son menores (zona “B”) y por último una

3. zona en la cual grandes incrementos de intensidad de campo magnético producen
pequeños incrementos de inducción magnética (zona “C”).
Curvas de imanación para los materiales más empleados en la construcción de aparatos
eléctricos.
Nota: El que un material contenga hierro, o cualquier otro material magnético, no
significa que sea un imán. Para que un material magnético se pueda convertir en
un imán ha de tener condiciones especiales. Esto se debe a que un imán es un
objeto de donde emana la fuerza del magnetismo.

11. 6) Circuitos magnéticos excitados por corriente alterna

12. 7) Perdida de energía en los circuitos magnéticos
Cuando un material magnético está sometido a un flujo magnético variable en
el tiempo, se produce calentamiento del mismo, el cual se debe a la histéresis
magnética del material y a unas corrientes parásitas o de Foucault que circulan en
el mismo
8) 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. En electrotecnia se define la histéresis magnética como el
retraso de la inducción magnética respecto al campo magnético que lo acciona. Se
produce histéresis al someter al núcleo o a la sustancia ferromagnética a un
campo magnético alterno, los imanes (o dipolos) elementales giran para orientarse
según el sentido del campo magnético. Al decrecer el campo, la mayoría de los
imanes elementales recuperan su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a
alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor
grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo
remanente que manifieste aún un cierto nivel de inducción magnética.
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

14. 9) Flujo de Dispersión
Todo el flujo magnético que es creado por cada polo principal no entra al núcleo
de armadura a través del entrehierro, algún flujo escapa de las superficies
laterales del núcleo del polo y zapata polar, pasa a través de la zona interpolar y
entra en iguales superficies de polos adyacentes. Para la mayoría de las máquinas
bien diseñadas este es el llamado flujo de dispersión y representa alrededor del 10
al 20 % del flujo que es útil en el proceso de generación de voltaje. El área del
núcleo del polo debe ser determinada sobre una base de valores actuales de flujo
y de densidades de flujo permisible, un factor de dispersión If es útil para realizar

15. estos cálculos. Es definido como la razón de flujo total por polo al flujo útil de
armadura y es dado por:
If = (f + f1 ) / f
Donde:
f = Flujo útil de armadura f1= Flujo de dispersión
10)La corriente de Foucault
(Corriente parásita también conocida como "corrientes torbellino", o eddy
current en inglés) 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 (ver Ley de Lenz). 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.
Más concretamente, dichas corrientes transforman formas útiles de energía, como
la cinética, en calor no deseado, por lo que generalmente es un efecto inútil,
cuando no perjudicial. A su vez disminuyen la eficiencia de muchos dispositivos
que usan campos magnéticos variables, como los transformadores de núcleo de
hierro y los motores eléctricos. Estas pérdidas son minimizadas utilizando núcleos

16. con materiales magnéticos que tengan baja conductividad eléctrica (como por
ejemplo ferrita) o utilizando delgadas hojas de acero eléctrico, apiladas pero
separadas entre sí mediante un barniz aislante u oxidadas tal que queden
mutuamente aisladas eléctricamente. 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 análogo
al efecto Hall, produciendo campos eléctricos que se oponen a una mayor
acumulación de cargas y a su vez eliminando las corrientes de Foucault. Cuanto
más corta sea la distancia entre laminados adyacentes (por ejemplo, cuanto mayor
sea el número de laminados por unidad de área, perpendicular al campo aplicado),
mayor será la eliminación de las corrientes de Foucault y, por lo tanto, menor el
calentamiento del núcleo.