Laboratorio de Conversión Electromagnética de Energía GR3 2
a) Intensidad de campo magnético:
ESARROLLO DE LAS PREGUNTAS
Hace referencia a la fuerza que es ejercida en el campo sobre la unidad del polo Norte, aplicado en un punto. Para medir la intensidad del campo magnético se necesita un magnetómetro, es decir, un instrumento mediante el cual podremos medir la fuerza y la dirección del campo magnético. La intensidad del campo magnético en unabobinaprecisadelafuerzamagnetomotriz.SepuedeconocermediantelaleydeFaradayseconocemediante la fórmula
Desarrollo de la Práctica N.º 1
�� = ��∗�� �� [����]
b) Densidad de flujo magnético
FECHA: martes, 24 de mayo del 2022
ESTUDIANTE: Marlon Jahir Hualpa
Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
a) Materiales diamagnéticos
2. Consultar la clasificación de los materiales magnéticos, indicando para cada caso sus características y su respuesta ante un campo magnético externo.
1.- Consultar las definiciones de intensidad de campo magnético, densidad de flujo magnético
Al flujo magnético que atraviesa perpendicularmente una unidad de área A revive el nombre de densidad de flujo o inducción magnéticos [1]. Por definición, la densidad de flujo magnético en una región de un campo magnético equivale al número de líneas de fuerza que atraviesan perpendicularmente a la unidad de área Matemáticamente se expresa por:
TEMA: CIRCUITOS MAGNÉTICOS
�� = Φ �� [Wb m2]=��
La permeabilidad del material diamagnético es ligeramente menor que la del vacío.
VivancoI.D
TABLAI PERMEABILIDAD RELATIVA DE LOS MATERIALES DIAMAGNÉTICOS Material Permeabilidad relativa Bismuto 0.999981 Berilio 0.999987 Cobre 0.999991 Metano 0.999969 Plata 0.999980 Agua 0.999991
Oxígeno 1.001330
Permalloy 8000 Numetal 20000
Paladio 1.000800
Como la fuerza que experimentan las sustancias paramagnéticas o diamagnéticas es muy débil, con fines prácticos, estos se pueden agrupar y referirse a ellas como materiales no magnéticos.
Material Permeabilidad relativa
Cuando la curva B H comienza a nivelarse, se supone que casi todos los dipolos magnéticos en el material ya se han alineado en dirección del campo. En ese momento, la densidad de flujo en el material es máxima, ������ y se dice que el material está saturado. El valor correspondiente de la intensidad del campo magnético es ������. Se dice que un material magnético está completamente saturado cuando su permeabilidad se vuelve casi la misma que la del vacío. Con esa densidad de flujo, no existe diferencia entre el comportamiento del material magnético y el de otros materiales no magnéticos
Hace referencia a una técnica para determinar la característica de magnetización de un material magnético. Ahí se ilustra un material ferromagnético devanado con dos bobinas. Si se conecta una fuente de corriente variable en el tiempo a una de las bobinas, se establece un flujo en el anillo que también es variable en el tiempo, el cual, a su vez, induce una fem en la otra bobina de acuerdo con la Ley de la inducción de Faraday. La fem inducida en la otra bobina ayuda a determinar los cambios en el flujo y también en la densidad de flujo magnético dentro del anillo. Es decir, la corriente aplicada es una medida de la intensidad de campo magnético y la fem inducida es una medida de la densidad del flujo magnético en el anillo [3].
Aluminio 1.000023
Hierro magnético 200
TABLAII PERMEABILIDAD RELATIVA DE LOS MATERIALES PARAMAGNÉTICOS
Manganeso 1.000124
Si ahora, se comienza a disminuir el campo reduciendo la corriente en la bobina, se encontrará que la curva no serepitesobresutrazoprevio,sinoquesigueotratrayectoria,comoseobservaenlaFig.1.Esdecir,seencuentra que el campo no decrece con la misma rapidez con la que creció. Está irreversibilidad se llama Histéresis, y simplemente significa que �� se atrasa con respecto a ��. La curva muestra que aun cuando el campo �� reduce a cero, todavía existe en el material cierta densidad del flujo magnético. Esta se denomina remanencia de flujo. Adelante una gráfica del fenómeno previamente descrito.
c) Materiales ferromagnéticos
Niquel 100
Aire 1.000304
b) Materiales paramagnéticos.
La fuerza de atracción magnética que experimentar un material ferromagnético puede a llegar a ser 5000 veces mayor que la experimentada por un material paramagnético [2].
Platino 1.000014
3.- Consultar el significado de curva de histéresis y el procedimiento para obtenerla (variables a medir, proceso a seguir y circuito ha emplearse). Dibujar la curva de histéresis para 3 tipos de materiales distintos.
Material Permeabilidad relativa
TABLAIII PERMEABILIDAD RELATIVA DE LOS MATERIALES FERROMAGNÉTICOS
Fig. 3 Material ferromagnético magnéticamente blando.
Fig. 2. Material ferromagnético magnéticamente duro.
Fig. 1. Ciclo de la Histéresis. Adelante se muestra la representación gráfica de la curva de Histéresis de 3 materiales distintos:
Fig. 4. Combinación de un material ferromagnético magnéticamente duro con uno blando.
a) Magnetismo remanente
5. Explicar física y matemáticamente los conceptos de reluctancia e inductancia.
b) Fuerza coercitiva
• �� : superficie perpendicular al flujo magnético
• �� : permeabilidad del material
Es la fuerza de campo magnético que se necesita para desmagnetizar un material. Los magnetos de neodimio tienen una fuerza coercitiva de aproximadamente 12 mil Gauss. Los magnetos de neodimio hierro son los magnetos más duros, conservan gran magnetismo en una masa muy pequeña. Es difícil lograr su desmagnetización,pero, por otraparte, tienenbajaresistenciaa la corrosión. nes son el 30 yel 35. Sonutilizados en el campo de la medicina.
Las inductancias de dos bobinas son de 20���� y 80����. La inductancia mutua de las bobinas es 4����. Calcule: a) El coeficiente de acoplamiento. El mismo viene dado de la siguiente manera: = �� 1 ∗��2 = 4��10 3 √20��10 3 ∗80��10 3 =01
• �� : longitud del material
Se tiene que la inductancia (��) vendrá dada de la siguiente forma: = ��2 ∗��∗�� �� [��]
ℛ = ℱ Φ = N∗i Φ
Donde:
a) ReluctanciaEslaresistencia que un material posee al verse influenciado por un campo magnético [4]. Dependiendo de las características de dicho material, así como de su núcleo y forma, la reluctancia viene dada de la siguiente forma:
4. Consultar el significado de magnetismo remanente y fuerza coercitiva.
b) InductanciaEsunfactor,
el cual depende de las características físicas de la bobina y no de la corriente que circula por la misma. Se puede sacar una relación en donde, a mayor cantidad de espiras o número de vueltas (N), la inductancia será mayor. Por otra parte, si se agrega en el interior de la bobina un núcleo ferromagnético, la inductancia también aumentará. Es otras palabras, la inductancia depende del tamaño y la forma del conductor de la bobina junto con el número de espiras y el tipo de material que existe en el interior de la bobina.
��
��
b) La inductancia equivalente si se conectan en serie aditiva Se tiene que: ������������������������:�� =��1 +��2 +2�� Por lo tanto: �� =20��10 3 +80��10 3 +2(4��10 3)=0.108[��]
ℛ = �� ��∗�� [�������������� ���������� ]
6. Resolver el problema 2.15 del capítulo 2 del libro de Gurú.
√��
También es posible expresar a la misma en función de la fuerza magnetomotriz (ℱ), la corriente (��) y el flujo magnético (Φ)
Es la capacidad de un material para retener el magnetismo que le ha sido inducido, es decir, la magnetización que persiste en un imán permanente después de que se retira el campo magnético externo. También es la medida de la magnetización de un material con propiedades magnéticas. Coloquialmente, cuando un imán está "magnetizado", posee remanencia. Es también la memoria magnética de un medio de almacenamiento magnético y la fuente de información sobre el campo magnético de la Tierra en el paleomagnetismo.
II. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Por lo tanto: �� = (20��10 3 ∗80��10 3) (4��10 3)2 20��10 3 +80��10 3 +2(4��10 3) =0.0146[��]
d) La inductancia equivalente si se conectan en paralelo aditivo Se tiene que: ������������������������������:�� = ��1 ∗��2 ��2 ��1 +��2 2��
Se tiene que: ��������������������������������������:�� = ��1 ∗��2 ��2 ��1 +��2 +2��
c) La inductancia equivalente si se conectan en serie sustractiva Se tiene que: ��������������������������������:�� =��1 +��2 2�� Por lo tanto: �� =20��10 3 +80��10 3 2(4��10 3)=0092[��]
[1] Guru B., Hiziroglu H., “Máquinas Eléctricas y Transformadores, Alfaomega, 3era edición
[3] S. Chapman, Máquinas eléctricas, New York: Mc GrawHill, 2012
e) La inductancia equivalente si se conectan en paralelo sustractivo
[4] Zapata, F. (19 de Febrero de 2020). Lifeder. Obtenido de Lifeder.com: https://www.lifeder.com/reluctancia magnetica/
Por lo tanto: �� = (20��10 3 ∗80��10 3) (4��10 3)2 20��10 3 +80��10 3 2(4��10 3) =0.0172[��]
[2] Fitzgerald A. E., et al; "Electric Machinery"; 6ta edición; McGraw Hill; USA, NY; 2003