Magnetismo y Motores Eléctricos

Inducción Magnética

Un imán presenta dos polos, norte y sur, al igual que la Tierra, que se comporta como un gran imán.

Dos polos de distintos imanes del mismo nombre se rechazan, y de diferente nombre se atraen.

Campo Magnético

Es el espacio donde ocurren fenómenos magnéticos por la influencia de un material con propiedades magnéticas.

Campo Magnético Generado por una Corriente Eléctrica

En 1820 se observó que la aguja imantada de una brújula ubicada próximo a un conductor se ubicaba perpendicularmente al cable cuando circulaba una corriente eléctrica. Esto provocó que las corrientes eléctricas produzcan un campo magnético (se potencia si el conductor forma una bobina).

Sentido del Campo Magnético

El campo magnético se caracteriza por el parámetro de inducción magnética (B) y su medida es el (WB/m²). Este es un parámetro vectorial.

Propiedades Magnéticas de la Materia

Se originan en la existencia de dipolos magnéticos en los átomos, que son el resultado del movimiento de los electrones. Si se colocara un material dentro de un campo magnético, estos dipolos tenderán a orientarse de cierta forma según el tipo de material.

Materiales Diamagnéticos

Son rechazados débilmente por el campo externo donde se ubiquen (fuerza muy pequeña). Ejemplos: plomo, cobre, bismuto, agua.

Materiales Paramagnéticos

Se atraen débilmente por el campo magnético (desaparece el campo magnético y desaparece la magnetización). Ejemplos: platino, uranio, aluminio, rodio, plata.

Materiales Ferromagnéticos

Se atraen por un campo externo pero con una fuerza mayor debido a la cantidad de dipolos que se orientan en una misma dirección. Ejemplos: hierro, cobalto, níquel y aleaciones. (Mantienen una magnetización remanente luego de desaparecer el campo externo).

Transformadores

Los transformadores funcionan con corriente alterna porque necesitan que el campo magnético esté variando para que se produzca el proceso de inducción.

Pérdidas en el Hierro (Corrientes Parásitas)

El campo magnético generado por el primario induce al secundario un voltaje, pero también en el núcleo y en otras partes metálicas del equipo. A las corrientes generadas fuera del secundario se las llama corrientes parásitas y son más importantes que el núcleo para disminuir otras corrientes si aumenta la potencia eléctrica del camino que siguen estas corrientes.

Transformador Ideal

Es un artefacto sin pérdidas donde la energía que consume es igual a la energía transferida al secundario (la potencia que entra al primario es la misma en el secundario).

Utilización de Núcleo

Es para mantener el flujo magnético de él y evitar que este fluya reduciendo su eficiencia. Está formado por finas capas apiladas una junto a otras aisladas entre sí.

Transformador de Medición

Los transformadores de corrientes se usan para tomar una muestra de corriente de la línea y reduciéndola a un nivel seguro y medible.

Pérdidas por Corrientes Parásitas

Son parásitas porque se forman en el material que no debería tener circulación de corriente eléctrica. Una pérdida de energía en el primario se gasta en crear corrientes parásitas en lugar de usarse para generar corriente útil en el bobinado secundario.

Magnetismo Remanente

Debe ser superado por la corriente para cambiar su sentido.

Motores Eléctricos

Un motor eléctrico es una máquina que convierte la energía eléctrica en movimiento.

Clasificación

• Por su alimentación eléctrica (C.A-C.C-Universales)
• Número de fases (monofásico, trifásico) solo en C.A
• Por su carcasa (tipo constructivo, T.C)
• Por la forma de sujeción y posición de montaje

Motores Monofásicos

Pueden ser: con rotor devanado, jaula de ardilla, fase partida, fase partida con condensador, con polo de sombra.

Motores Trifásicos

Rotor devanado o jaula de ardilla.

Clasificación por su Carcasa

• Abierta: mejor refrigeración y menos sucia
• Cerrada: sumergible, a prueba de explosiones

Motores de Corriente Continua

• Inductor o estator: están compuestas por electroimanes que conforman un número para de polos (es recorrida por la corriente de excitación).
• Inducido o rotor: pieza giratoria formada por un núcleo magnético dónde se aloja el bobinado inducido.
• Colector de delgas: anillo de láminas de cobre dispuesto sobre el eje del rotor que sirve para conectar las bobinas del inducido con el circuito externo a través de las escobillas.
• Piezas de grafito: conectan al inducido a través de las delgas con el circuito externo.
• Entrehierro: espacio de aire entre el estator y el rotor en general es una discontinuidad del circuito magnético.
• Núcleo polos: material magnético donde se ubican las bobinas.
• Pieza polar: material magnético que prolonga el núcleo polar por el cual el campo magnético se distribuye hacia el motor.

Funcionamiento

Existen dos campos magnéticos:

1. Producido por el arrollamiento de excitación.
2. Producido por el arrollamiento inducido.

Debido a la interacción entre ambos campos magnéticos aparece una fuerza que hará girar el rotor. Este movimiento se detendrá cuando los polos opuestos de extractor y el rotor queden enfrentados.

Si en ese momento se invierte la polaridad del inducido cambiará el sentido de la corriente y por lo tanto la ubicación de los polos norte y sur de dicho inducido.

Con ese cambio de polaridad el rotor girará media vuelta más hasta que se enfrente nuevamente los polos de distinto nombre.

Tipos de Motores de C.C

Motor Serie

• Gran par de arranque.
• Velocidad variable según la carga.
• Tendencia al aceleramiento excesivo.

Motor Variable

• Par de arranque débil
• Velocidad constante cualquier sea la carga.
• No se acelera en vacío

Motor Compuesto

• Mejora el par de arranque respecto al paralelo
• Mejora la estabilidad respecto al serie.

Motores de Corriente Alterna

Desventajas de los Motores de Corriente Continua

• La mayor parte de la energía generada lo es bajo la forma corriente alterna.
• Los motores de corriente continua trabajan en condiciones más exigentes debido a la conmutación necesaria en el rotor que requiere el uso de escobillas Porta escobillas, colector, etcétera. Por el contrario, la mayoría de los motores de corriente continua no tienen su rotor bobinado ni piezas rozantes.

Motor de Corriente Alterna Trifásico

.

A igual potencia el motor monofásico será más grande debido a que por él circula una mayor corriente y deberá tener bobinado que de alambre de mayor sección por todo esto no se fabrica motores monofásicos de potencia superiores a 3-4 kw.

Tipo de motores trifásicos

• motores sincrónicos.
• motores asincrónicos.

• Sincrónicos: el rotor gira a la velocidad del campo generado por el estator. Dentro de estos podemos encontrarlos con rotor bobinado o rotor jaula de ardilla.
• asincrónico: el rotor gira a una velocidad menor a la generada por el en el campo por el estator.