electromagnetismo

MAGNETISMO
• Las máquinas eléctricas basan su funcionamiento en los fenómenos del
magnetismo y del electromagnetismo, por tanto será necesario conocerlos
para comprender cómo están constituidas, cómo funcionan y cómo actuar en
caso de reparación o mantenimiento.
• Se denomina magnetismo a la propiedad que tienen determinados
materiales, en estado natural o artificial (forzado mediante la aplicación de
alguna técnica externa), para atraer el hierro. Así, dicha propiedad puede ser
aprovechada para la transformación de energía eléctrica en mecánica, y
viceversa. A los elementos que tienen esa propiedad de atracción se les
denomina imanes, pudiendo clasificarse en permanentes y temporales según
su capacidad de mantener el magnetismo.
MAGNETISMO
• Imanes permanentes. Son aquellos en los que los efectos de
imanación se mantienen de forma continuada. Pueden estar
magnetizados de forma natural o artificial.
MAGNETISMO
• Imanes temporales. Son aquellos que mantienen el magnetismo
solamente mientras se produce un fenómeno físico de
magnetización sobre ellos. Este es el caso de los electroimanes,
que solamente mantienen el magnetismo si se aplica corriente a
un circuito eléctrico de excitación.
MAGNETISMO
Otra clasificación posible los divide en naturales y artificiales en función de
cómo haya sido generada la magnetización.
• Imanes naturales. Son de origen mineral y poseen de forma natural
esa propiedad de atracción. Pueden ser cerámicos o de tierras raras. Los
de tipo cerámico están formados por bases de óxido de hierro, de estroncio
o de bario. Los de tierras raras, de elementos como el neodimio y el
samario, son la última generación de materiales magnéticos. Son mucho
más potentes que los cerámicos, poseen una elevada remanencia y son
capaces de trabajar a elevadas temperaturas.
MAGNETISMO
• Imantes artificiales. En ellos el campo magnético se genera
mediante un estímulo externo, como puede ser el acercamiento
de otro imán o el paso de una corriente eléctrica próxima al metal
a magnetizar. Así, dependiendo del tipo de material, la
magnetización puede hacerse de forma permanente o temporal.
Esta última propiedad es aprovechada para el funcionamiento de
las máquinas eléctricas que aquí se van a estudiar
Las partes de los imanes que poseen mayor fuerza magnética
son los denominados polos, que se identifican como norte y sur.
La línea de unión de ambos polos se denomina línea neutra, ya
que es el lugar en el que es menor la magnetización.
MAGNETISMO
• De todos son conocidas las propiedades de atracción y repulsión
de los imanes, según estas, si se intenta unir dos imanes por los
polos del mismo signo, estos se repelen
Por otro lado, si se hace lo mismo por polos de signo contrario,
estos se atraen. Por tanto, este comportamiento de los elementos
magnéticos es ampliamente utilizado para hacer funcionar
máquinas eléctricas, especialmente las de tipo rotativo
MAGNETISMO
La Tierra se comporta como un gran
imán, lo cual ha sido aprovechado
durante siglos para tareas de
orientación. Para ello se utiliza la
conocida brújula magnética, que se
orienta con el campo magnético
terrestre.
Es importante
geográfico no
magnético. Así,
entre ambos se
magnética.
saber que el norte
coincide con el norte
al ángulo comprendido
le denomina declinación
MAGNETISMO
Hasta no hace mucho tiempo, el uso de los
imanes permanentes en el campo de las
maquinas eléctricas se reducía a la
construcción de motores de baja potencia.
Sin embargo, con la introducción en los
años 90 de elementos magnéticos como
en neodimio, se ha permitido su aplicación
en una amplia gama de máquinas de
aplicación industrial.
CAMPO MAGNETICO
Es la región del espacio en la que se perciben las fuerzas magnéticas de un imán o
de un elemento magnetizado. En él se produce un desplazamiento de cargas cuyo
sentido se ha establecido por convención, del polo norte al polo sur. Se representan
de forma gráfica mediante las de nominadas líneas de fuerza o de inducción
magnética. Así, si se pudieran visualizar las líneas de fuerza que se producen
cuando dos imanes se acercan entre sí, se observaría algo similar a lo
representado en las siguientes figuras. Cuando se unen dos polos del mismo signo,
las líneas se enfrentan y por tanto se repelen.
CAMPO MAGNETICO
Por el contrario, si se unen dos polos del diferente signo, las líneas de
fuerza se suman y los imanes se atraen.
CAMPO MAGNETICO
• FLUJO MAGNETICO
Es el número total de líneas de fuerza que forman un campo magnético.
El flujo magnético se representa mediante la letra griega Φ (fi), cuya
unidad es el weber (Wb).
• INDUCCION MAGNETICA
Es la cantidad de líneas de fuerza que traspasa una unidad de
superficie. La inducción magnética, también denominada como
densidad de flujo magnético, se representa con la letra B, aunque
durante mucho tiempo se ha estado utilizando la letra griega β (beta).
La unidad es el tesla (T).
La relación existente entre el flujo y la inducción magnética es la
siguiente:
Φ=B·S
La variable S representa la superficie que atraviesan las líneas de
campo. Se mide en m2.
Para saber mas………
El Sistema Internacional de medida (SI) es ampliamente aceptado por la
mayoría de los países. Este ha sustituido casi por completo al sistema
cegesimal (CGS); sin embargo, algunos autores y miembros de la
comunidad científica siguen usando el formato CGS para tomar medidas en
sistemas electromagnéticos. Por tanto, es conveniente saber que el
maxvelio (Mx) es la unidad del flujo magnético, y el gauss (Gs) la de la
inducción magnética.
La relación entre las unidades de la misma magnitud para el Sistema
Internacional es la siguiente:
1 Wb = 108 Mx
1 T = 104 Gs
CAMPO MAGNETICO
El instrumento que permite conocer el valor de inducción magnética en un
campo magnético se denomina teslámetro. Dicho aparato funciona a
partir de la recepción de los valores enviados por una sonda basada en
un sensor de efecto Hall. En la siguiente figura pueden distinguirse las
partes de un teslámetro:
La calidad de la chapa magnética utilizada en las
máquinas eléctricas depende de la información que
da el fabricante en función de los valores de la
inducción magnética. Así, con valores altos de
inducción, los resultados en el circuito magnético
serán mejores. De hecho, los materiales empleados
en este caso serán más caros y no resultarán válidos
para todas las aplicaciones. Un ejemplo podría ser
el de un transformador que utiliza una chapa
metálica que trabaja a 1,5 T, en este caso el
rendimiento de dicho transformador sería mayor
que en el caso de trabajar con una chapa para 1 T.
Aun así, es importante recordar que el acabado del
primero sería más caro que el del segundo.
ELECTROMAGNETISMO
Se denomina electromagnetismo a aquella parte de la electrotecnia que estudia
en conjunto los fenómenos eléctricos y magnéticos, así como los efectos que
entre ellos producen.
. Campo magnético en un conductor
Cuando un conductor rectilíneo es atravesado por una corriente eléctrica, a su
alrededor se crea un campo magnético cuyas líneas fuerza son circulares y
concéntricas al conductor. Así, si el campo es lo suficientemente intenso y se
colocan a su alrededor una o más agujas imantadas (por ejemplo, una brújula),
dichas agujas se orientarían en el sentido del campo magnético.
Para conocer el sentido de las líneas de fuerza del campo magnético producido
en este conductor, se puede aplicar la denominada regla de la mano derecha.
Según dicha regla, el pulgar define el sentido de la corriente eléctrica, y el cierre
de los dedos sobre el conductor muestra el sentido del campo magnético.
ELECTROMAGNETISMO
. Campo magnético en un conductor
Así, el campo magnético creado alrededor del conductor es mayor cuanto mayor es
la corriente eléctrica que lo atraviesa. No obstante, dicho campo se encuentra muy
difuminado y no tiene fácil aplicación práctica. Sin embargo, si la disposición del
conductor se realiza formado una espira, los campos magnéticos generados tienden
a concentrarse en el interior de la misma, ampliándose los efectos de las líneas de
fuerza.
ELECTROMAGNETISMO
. Campo magnético en una espira
En una espira es fácil saber el sentido del campo magnético utilizando la
regla de la mano derecha. El sentido de la corriente está marcado por el
dedo pulgar, y el del campo magnético por el cierre de los dedeos sobre la
mano. Así la polaridad en ambas caras de la espira es la siguiente:
SABER MAS……….
Otra forma de averiguar el sentido del campo magnético en un conductor
rectilíneo se basa en la regla del sacacorchos, donde el avance de este
representa el sentido de la corriente, y el giro que realiza al avanzar indica
el sentido de las líneas de fuerza.
ELECTROMAGNETISMO
. Campo magnético en una bobina
Si se desea conseguir un campo magnético superior, se pueden unir en serie varias
de estas espiras y así sumar sus campos parciales. Esto se consigue realizando con
el conductor una bobina o solenoide. En este caso, para conocer cuál es el sentido
del campo magnético, se utiliza también la regla de la mano derecha, pero con una
interpretación diferente a la utilizada anteriormente. Ahora 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.
ELECTROMAGNETISMO
. Intensidad de campo magnético
Esta magnitud indica la fuerza de un campo magnético. Se representa con el
símbolo H y tiene como unidad el amperio-vuelta/metro (Av/m).
Así, un campo magnético es más intenso cuanto mayor es la corriente que lo
recorre (I) y el número de espiras (N) que lo forma. Por otro lado, será menor
cuanto mayor es la longitud de la bobina (L).
. Fuerza magnetomotriz
H=N·I
L
Es la fuerza que permite mantener el campo magnético en un circuito
electromagnético, por ejemplo en el de una bobina. La fuerza magnetomotriz se
representa por la letra F, aunque en ocasiones puede mostrarse como f.m.m, y se
mide en amperios-vuelta (Av).
Matemáticamente la fuerza magnetomotriz es directamente proporcional a la
corriente (I) que recorre el circuito, siendo la constante de proporcionalidad el
número de espiras (N) que lo forman.
F=N·I
ELECTROMAGNETISMO
Así, se puede afirmar que la intensidad de campo magnético (H) es directamente
proporcional a la fuerza magnetomotriz (F) e inversamente proporcional a la
longitud de la bobina (L).
H=F
L
. Circuito magnético
Si a una bobina se le introduce una barra de hierro en su interior, se comprueba
que los efectos del campo magnético generado aumenta de forma considerable.
Esto es fácilmente comprobable acercando la sonda de un teslametro a un
circuito con núcleo y a otro sin el.
SABER MAS………..
El físico danés Hans Cristian Oersted fue el primero en evidenciar (en 1820) la
relación que había entre electricidad y magnetismo. Probó que el paso de una
corriente eléctrica por un circuito provocaba un campo magnético a su alrededor.