Capitulo I Parte 2 Materiales y Curvas ING

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


Curvas de magnetización.

Electromagnetismo


Chapa magnéticautilizada para la construcción de

transformadores.

Electromagnetismo


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


Figura 1.28. Ciclo de histéresis para un material magnéticamente duro.

Electromagnetismo


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

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