Electromagnetismo y Funcionamiento de Máquinas Eléctricas

Conceptos Fundamentales de Electromagnetismo y Máquinas Eléctricas

Máquinas Eléctricas

Una máquina eléctrica es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en otra forma de energía, o bien, en energía eléctrica pero con una presentación distinta. Este proceso se lleva a cabo pasando la energía por una etapa de almacenamiento en un campo magnético. Las máquinas eléctricas se dividen en generadores, motores y transformadores.

Inducción Electromagnética

La inducción es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (FEM) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien, en un medio móvil respecto a un campo magnético estático.

Autoinducción

La autoinducción es el fenómeno por el cual una corriente eléctrica que varía en el tiempo en un circuito eléctrico produce en el mismo circuito otra fuerza electromotriz o voltaje inducido, opuesto a la variación del voltaje del inductor.

Circuitos Magnéticos

Los circuitos magnéticos se fabrican a partir de trozos de espesores delgados que provienen del corte de chapas, bobinas o flejes de acero magnético.

Componentes de un Transformador

• Núcleo: Constituye el circuito magnético que transfiere la energía de un circuito a otro. Su función principal es la de conducir el flujo magnético.
• Bobinados: Constituyen los circuitos de alimentación y carga. La función principal del devanado primario es crear un campo magnético con una pérdida de energía muy pequeña. El devanado secundario debe aprovechar el flujo magnético para producir una fuerza electromotriz.

Funcionamiento y Tipos de Transformadores

Un transformador funciona solo con corriente alterna porque necesita que el campo magnético varíe sobre la bobina para inducir corriente eléctrica. Los tipos de transformadores son el de potencia y el de medida.

En un transformador en estrella, la tensión de línea y la tensión de fase son diferentes, pero la intensidad de línea y de fase son las mismas. En un transformador en triángulo, es al revés.

Autotransformador

El autotransformador tiene las mismas características que un transformador, con la diferencia de que tiene una bobina encima de la otra, con aislamiento en cada una de ellas. Sus ventajas son: menos pérdidas, menos peso y ahorro en material. Sus desventajas son: no poder usarlo en grandes transformadores y no se puede utilizar como separador de redes.

Ensayos en Transformadores

El ensayo a un transformador se realiza para conocer las pérdidas que se producen en él. Los tipos de pérdidas que se producen son pérdidas en el hierro (por el circuito magnético) y pérdidas en el cobre (por el circuito eléctrico).

• Ensayo en vacío: Proporciona las pérdidas en el circuito magnético. Se realiza dejando abierto el circuito secundario y alimentando el primario a su tensión nominal.
• Ensayo en cortocircuito: Se realiza cortocircuitando el secundario del transformador mediante un amperímetro y un voltímetro regulable. Con este ensayo se conocen las pérdidas en el cobre, la tensión de cortocircuito (Vcc), la impedancia y resistencia del transformador, y la corriente de cortocircuito máxima (Icc máxima).

Para medir la intensidad de cortocircuito se utiliza un amperímetro conectado en serie a la salida del secundario.

El aparato que se utiliza para medir la resistencia de aislamiento es el óhmetro de aislamiento, también conocido como megger.

Conceptos Básicos de Electricidad y Magnetismo

• Las partículas constituyentes del átomo son el neutrón, el protón y el electrón.
• Los metales son buenos conductores por la facilidad que tienen los electrones de desplazarse por la última capa de valencia.
• La ley de Coulomb establece el valor de la fuerza con la que se atraen o se repelen dos partículas cargadas eléctricamente situadas a una distancia fija.
• Tres buenos aislamientos son el plástico, la madera y la goma, porque presentan una gran resistencia eléctrica.
• La intensidad de campo magnético es la fuerza magnetomotriz necesaria para magnetizar una unidad de longitud del material.
• La unidad del campo magnético es el Oersted.
• El flujo magnético es el número total de líneas de fuerza en un campo magnético.
• La permeabilidad magnética es la mayor o menor facilidad que ofrece el medio al ser atravesado por las líneas de fuerza que forman un campo magnético.
• La polaridad depende de la dirección del movimiento del conductor respecto al campo magnético.
• La corriente de Foucault es un fenómeno eléctrico que se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable. Para evitarla, se utilizan chapas de acero apiladas.