MOTORES ELECTRICOS

NOTA DE AULA

DE

MOTORES ELECTRICOS

MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO

IMANES

Es todo aquello que posee magnetismo, mismo que atrae a otros imanes o a materiales como hierro, niquel y cobalto, o aleaciones de los mismos como el acero (aleación o mezcla de hierro y carabono) siendo éste más duro que el hierro.

POLOS DE UN IMAN

Los polos magnéticos de un imán es la zona donde obtenemos mayor fuerza de atracción y son conocidos como Polo Norte y Polo Sur y la zona que carece de atracción la llamamos línea neutra.

Fig. Polos de un imán

CLASES DE IMANES

Imanes Naturales.- Los encontramos en la naturaleza y es llamado magnetita y está compuesta por óxido de hierro.

Imanes Artificiales.- Son de tipo permanente (sustancias magnéticas forjadas con magnetita) y temporal (obtenemos un campo magnético únicamente cuando fluye un corriente eléctrica por ellos)

TEORIA MOLECULAR

Al romper un imán en dos o más partes, los nuevos imanes resultantes son imanes completos, es decir vuelven a tener los dos polos y su línea neutral. Este resultado lo obtendremos hasta obtener la molécula (parte más pequeña en que se puede descomponer un cuerpo sin perder sus propiedades) magnética.

En un trozo de hierro que no tiene magnetismo, sus moléculas están desorientadas, mientras que en un imán éstas moléculas orientadas.

CAMPOS MAGNETICOS DE LOS IMANES

ELECTROMAGNETISMO

Para incrementar un campo magnético utilizamos bobinas donde la intensidad de las mismas podemos modificarlas cambiando la cantidad de corriente que circula por las mismas.

CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR UN CONDUCTOR

CAMPO MAGNÉTICO FORMADO EN BOBINAS

MANITUDES MAGNETICAS

FLUJO MAGNETICO

A las líneas de fuerza las llamamos flujo magnético, sus unidades de acuerdo al SI es el weber (Wb) y maxvelios (Mx) en el CGS, representado por la letra griega phi Φ

1Wb equivale a 108 Mx

INDUCCIÓN MAGNÉTICA

Es la cantidad de líneas de fuerza que atraviesa una superficie, La representamos por B y sus unidades son:

La Tesla ( T ), en el sistema internacional

El Gauss (Gs) en el sistema CGS

La relación entre las unidades es:

1 Tesla=(1 Weber)/(1m^2 )

B=Φ/S

Ejemplo:

Cuál es la inducción magnética existente en la cara plana del polo de un imán recto de 30 cm2 de superficie cuando es atravesado por un flujo magnético de 0,009 Wb? Expresar el resultado en Teslas

30cm^2=30/10.000= 0,003m^2

B=Φ/S= 0,009/0,003=3T

FUERZA MAGNETOMOTRIZ

Es la capacidad que tiene una bobina para generar líneas de fuerza, viene dado por:

F = N x I

F, fuerza magnetomotriz en amperios por vuelta (Av)

N, numero de espiras

I, Corriente

Ejemplo:

Para el funcionamiento de un electroimán se necesita una fuerza magnetomotriz de 500 Av. Indique dos posibilidades de hacerlo:

Caso 1: Si fabricamos una boina de 500 espiras tenemos:

F = N x I

Despejando.

I=F/N= 500/500=1A

Caso 2: si es construida por 100 espiras

I=F/N= 500/100=5A

Las bobinas de un tren so construidas con muchas espiras que son atravesadas por corrientes altas

INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETICO

Depende de la fuerza magnetomotriz (NxI), entonces cuanto más larga es la bobina, más se dispersan las líneas del campo, lo que da como resultado una intensidad de campo muy débil, y está dada por:

H=(N.I)/L

H, intensidad de campo en amperio-vuelta/metro Av/m

N, Número de vueltas de la bobina

I, Corriente

L, Longitud de la bobina

Ejemplo

Calcular la intensidad del campo en el interior de la bobina que esta arrollada en una sección de 4cm x 4cm y mide 20cm x 20cm de longitud exterior y, si el número de espiras es de 300 y la corriente es de 10 A

Primero encontramos la línea media por sonde se van a establecer el campo, observando las dimensiones del núcleo de la bobina.

L= 16+16+16+16 = 64cm = 0,64 m

H=(N.I)/L= (300 x 10)/0,64=4687,5 Av/m

RELUCTANCIA

Es similar a la resistencia en un circuito eléctrico, además es una característica propia de los materiales magnéticos, sus unidades son en Av/Wb, la formula es:

R= F/Φ

Ejemplo:

Callcular la reluctancia que posee el núcleo de un electroimán si al circular 5A por la bobina de 1 000 espiras se ha establecido un flujo magnético de 5mWb.

Solución:

La fuerza magnetomotriz de la bobina del electroimán es:

F=N.I = 1 000 x 5 = 5 000 Av, entonces su reluctancia es:

R= F/Φ= 5000/0,005=1 000 000 Av/Wb

PERMEABILIDAD MAGNÉTICA

Son las propiedades que posee un material para multiplicar las líneas de campo, es decir, cuando queremos aumentar el campo magnético de una bobina, introduciremos un núcleo de hierro en su interior.

HISTÉRESIS MAGNÉTICA

Histéresis es lo mismo que remanencia, una vez que sometemos un material ferromagnético a la acción de un campo magnético y luego lo suspendemos, éste material todavía presenta un cierto nivel de inducción magnética, que es lo que llamamos magnetismo remanente.

ELECTROIMANES Y SUS APLICACIONES

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