Desarrollo de La Tesis
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN TITULO DEL PROYECTO MAGNITUDES ELECTROMAGNÈTICAS BÀSICAS Y SU EFICIENCIA EN LA CONSTRUCCIÒN DE UNA SOLDADORA DE PUNTO Y FUSIÒN. Autor Daniel Gustavo Salguero Parra. ESCUELA: DE EDUCACIÒN TÈCNICA
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN
TITULO DEL PROYECTO
MAGNITUDES ELECTROMAGNÈTICAS BÀSICAS Y SU EFICIENCIA EN LA
CONSTRUCCIÒN DE UNA SOLDADORA DE PUNTO Y FUSIÒN.
Autor
Daniel Gustavo Salguero Parra.
ESCUELA: DE EDUCACIÒN TÈCNICA
AÑO LECTIVO
2012-2013.
FICHA TÉCNICA:
TITULO DE LA TESIS.
MAGNITUDES ELECTROMAGNÈTICAS BÀSICAS Y SU EFICIENCIA EN LA
CONSTRUCCIÒN DE UNA SOLDADORA DE PUNTO Y FUSIÒN.
ORGANISMO RESPONSABLE
Facultad de Ciencias de la Educación, Humanas y Tecnologías.
AUTOR.
Daniel Gustavo Salguero Parra
LUGAR DE REALIZACIÓN.
Universidad Nacional de Chimborazo Campus “La Dolorosa”
TIEMPO ESTIMADO DE ESTUDIO.
1 Año
BENEFICIARIO.
Escuela De Educación Técnica.
Carrera electricidad- Electrónica.
COSTO ESTIMADO.
1000 Dólares estadounidenses
CAPITULO I
1. MARCO REFERENCIAL
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
En la actualidad el conocimiento está al alcance de todos como nunca antes en la historia,
pero el verdadero saber no se basa únicamente en el empirismo. Por lo tanto, el problema es
lograr que el estudiante de Educación Técnica, tenga un estudio claro, y conciso del área que
trata.
Es un hecho comprobado, que el ser humano se desarrolla mejor en un entorno en el que se
aprende las destrezas técnicas con teoría y práctica.
"Dime y lo olvido, enséñame y lo recuerdo, involúcrame y lo aprendo"
Benjamín Franklin¹.
Los fenómenos electromagnéticos que son el fundamento del funcionamiento de los
dispositivos, equipos y maquinas eléctricas, son los responsables de facilitarnos el trabajo
pues nos ahorran tiempo.
El diseño de las maquinas a través de todos estos años han demostrado, lo necesario de
poder lograr que estas sean cada vez más eficientes y que tengan diferentes formas de
aplicación.
Recordemos que la eficiencia en toda máquina eléctrica implica la cantidad de trabajo que
realmente genera la máquina en relación a la energía con que se alimenta.
Por ejemplo si a una máquina le suministramos suficiente "combustible" para recorrer 100
km pero solo logra recorrer 98 km. entonces su eficiencia será de 98%.
No existe ninguna máquina ni ningún proceso en la naturaleza que sea eficiente al
100% ya que parte de la energía disponible se desperdicia en forma de calor, fricción, etc.
¹.es.wikiquote.org/wiki/Benjamin_Franklin
El ejemplo más clásico es el foco. Tu suministrar corriente eléctrica para iluminar una
habitación, sin embargo mucha de esa energía se desperdicia como calor (el foco se
calienta)..
Pero la actividad que será más analizada en el desarrollo de esta investigación, es la maquina
eléctrica llamada transformador, este es el que influye directamente en el proceso de
soldadura, este dispositivo tiene la capacidad de entregar la corriente necesaria para que se
logre la soldadura, conociéndose como soldadura el proceso en que las piezas a soldar se
funden, y, producen una unión
.En especial el problema planteado tiene como finalidad de ver como la interrelación de
estas magnitudes pueden hacer más eficiente el trabajo de una soldadora de punto y fusión,
llevándolo tanto en la teoría como en la práctica, por eso es importante identificar cuáles son
las magnitudes electromagnéticas, y, qué función cumple para que logre la eficiencia en el
trabajo que desempeñaban.
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
¿Cómo logran las magnitudes electromagnéticas básicas, la eficiencia en la construcción de
una soldadora de punto y fusión?
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. GENERALES:
Analizar, las magnitudes electromagnéticas básicas necesarias para la construcción
de una soldadora de punto y fusión.
1.3.2. ESPECÍFICOS
Demostrar matemáticamente como las magnitudes electromagnéticas básicas logran
la eficiencia en una soldadora de punto y fusión.
Aplicar las magnitudes electromagnéticas básicas en la construcción de una
soldadora de punto y fusión.
1.4. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA
El propósito de este trabajo de investigación, es, el de poder ayudar de manera más
práctica y objetiva a estudiantes que inicien su carrera en la carrera de Licenciatura
en Electricidad-Electrónica, o ramas afines de la Universidad Nacional De
Chimborazo, vinculado al tema del electromagnetismo.
Además se busca poder analizar las magnitudes electromagnéticas básicas que
influyen a que se produzca el funcionamiento y la eficiencia de todo dispositivo y
aparato eléctrico.
Encontrando en la investigación que ha dado forma a este documento ayuda
para conocer cómo interactúan .
Así como cálculos necesarios para elaborarla, apoyada con tablas y datos que
conjuntamente con recomendaciones prácticas permitan una elección de los
materiales específicos para diseñar un trasformador utilizando las magnitudes
eléctricas básicas necesarias para la realización de una soldadora de punto y fusión
CAPÍTULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de investigaciones anteriores con respecto del problema que se
investiga.
En la escuela de Educación Técnica no existe ningún proyecto relacionado con el tema
propuesto.
2.2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
2.2.1 Introducción
El termino magnitud¹ se refiere a todo aquello que se puede medir, que se puede representar
por un número y que puede ser estudiado en las ciencias experimentales del conocimiento
(que son las que observan, miden, representan, obtienen leyes, etc.), Para cada magnitud
definimos una unidad. Mediante el proceso de medida le asignamos unos valores (números)
a esas unidades. La medida, es ese número acompañado de la unidad.
Así aplicando este concepto a la rama que estudia las magnitudes electromagnéticas básicas,
( ²el electromagnetismo), se puede decir que todos los fenómenos que causados por la
electricidad tienen magnitudes electromagnéticas y se pueden medir, representar y expresar
por leyes, que nos ayudan a tener un entendimiento aún más claro del mundo en que
vivimos
Los fenómenos electromagnéticos básicos se definen por las causas y efectos en el espacio
en el que se producen.
La realidad es que se ha aplicado desde su descubrimiento en gran parte de la historia
para poder crear maquinarias e incluso electricidad.
¹http://www.monografias.com/trabajos82/el-electromagnetismo/el-
electromagnetismo.shtml#ixzz2loNwjMmB.
²recursostic.educacion.es/newton/web/materiales.../magnitudes.htm
En la actualidad el electromagnetismo es aplicado a trenes de levitación
magnética, motores eléctricos, transformadores, procesos de soldadura etc.
En el futuro promete grandes cosas para así poder crear más tecnología tanto en el ramo
militar como el de la medicina incluyendo la industria de los materiales.
La aplicación de la que vamos hacer referencia en esta investigación principalmente es
analizar como las magnitudes electromagnéticas hacen su intervención en el transformador,
para que este ,produzca un punto de soldadura
El termino soldadura lo podemos definir como la unión mecánicamente resistente de dos o
más piezas metálicas diferentes. Los diversos trozos o piezas metálicas que se deseen fijar
permanentemente entre sí, deben ser sometidas algún proceso que proporcionen uniones que
resulten lo más fuerte posibles. Es aquí cuando para tal fin, los sistemas de soldadura juegan
un papel primordial.
2.2.2 Reseña histórica.
Fueron los griegos hace más de 2000 años quienes reconocieron que hay materiales que se
atraen entre sí, así como de atraer al hierro , llegando a observar, que además estos se
orientaban al norte y sur geográfico, posteriormente se descubrió que esta propiedad de
atraer al hierro ,conocida como magnetismo, se podía producir o adquirir artificialmente.
Durante mucho tiempo se sospechó que había alguna relación entre la electricidad y el
magnetismo, pero hasta principios del siglo xx esto no se pudo demostrar científicamente.
El electromagnetismo trata de explicar científicamente los fenómenos magnéticos que se
manifiestan cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor.
El desarrollo de esta rama física ha permitido al ser humano, la construcción del ser
humano, la construcción de imanes, transformadores, motores, cocida de inducción
magnética, detectores de metales, altavoces y un sinfín de máquinas e instrumentos de uso
habitual.
.
2.2.3 Magnitudes electromagnéticas básicas.
.
Carga Eléctrica Q [C].
Se denomina carga eléctrica Q a la cantidad de electrones que posee un cuerpo o que
circula por un conductor.
La unidad de carga eléctrica es el culombio. Recibe este nombre en honor al físico francés
Charles Coulomb. Se representa mediante la letra C y equivale a la carga de 6,3 ·
1018 electrones.
1 C = 6,3 · 1018 e¯
http://www.aficionadosalamecanica.net/imagescurelec/altern-circ.gif
¹ figura 2.1. Cuando una batería se gasta significa que ha
perdido su carga.
Intensidad de corriente I [A]
Se denomina intensidad eléctrica I a la cantidad de carga eléctrica Q que atraviesa la
sección de un conductor en la unidad de tiempo.La unidad de intensidad eléctrica es el
amperio. Recibe este nombre en honor al también físico francés André Marie Ampère. Se
representa mediante la letra A y corresponde a la intensidad que circula por un conductor
cuando por este circula un culombio cada segundo.
¹http://www.educa.madrid.org/cms_tools/files/71a23914-0b88-44a1-a339-7e8d0683edb1/exe/AC_DC/
magnitudes_elctricas_carga_e_intensidad_elctricas.html
Diferencia de Potencial V [V]
Cuando entre los extremos de un conductor existe una diferencia en el nivel de carga
eléctrica (Q), se produce un flujo de electrones (corriente) desde el extremo que tiene mayor
carga negativa hasta el que tiene menor carga.
La diferencia de potencial V es el trabajo necesario para transportar una unidad de carga de
un punto a otro de un conductor. También se denomina voltaje o tensión. La unidad de
diferencia de potencial ó el potencial en sí de un punto respecto a otro punto dado es
el voltio. Su nombre, es debido al descubridor de la primera pila eléctrica el físico
italiano Alessandro Volta. se representa con la letra V .Cuando la diferencia de potencial es
muy grande se usan múltiplos del voltio, como el kilovoltio (KV) y el mega voltio (MV) ó
cuando es muy pequeña se usan submúltiplos del voltio, como el mili voltio y el μV.
1 KV = 103 V 1 MV = 106 V
1 mV = 10-3 V 1 μV = 10-6 V
Densidad de corriente (J).
Llamamos densidad de corriente eléctrica al número de amperios que circula por cada
milímetro cuadrado de conductor , esto es la intensidad que circula por unidad de
sección ;como todas las magnitudes eléctricas esta tiene una unidad y es A /m2 y su fórmula
es :
J = I / mm2
Campo eléctrico (E).
El campo eléctrico es aquella región del espacio donde se ponen de manifiesto las fuerzas de
atracción o repulsión sobre las cargas eléctricas.
En la figura 2.2 se muestra el campo eléctrico
creado por la carga Q1 y la fuerza que ejerce
sobre una carga Q2situada a una distancia fija d.
Resistividad .
También llamada resistencia específica, de un material es la característica que presenta un
conductor de 1mm² cuadrado de sección y un metro de longitud a una temperatura dada, se
representa en ohmios, mm²/m (Ω mm²/m) .
El valor de la resistividad es muy pequeño en materiales conductores y muy elevados en los
aislantes citado en la tabla 2.1.
Figura 2.2 unidad didáctica N1 principios y magnitudes eléctricas archivo pdf grupo EXCEDRA
Tabla 2.1 unidad didáctica N1 principios y magnitudes eléctricas archivo pdf grupo EXCEDRA
Conductividad.
La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente
eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de
cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los
semiconductores) pueden pasar por él.
Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales. La
conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto, y su unidad es el S/m (siemens por
metro).
No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o
circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos. Se define como la inversa de la
resistencia: .
Resistencia eléctrica R[Ω]
La resistencia eléctrica R es la dificultad que ofrece un material al paso de la corriente.
La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio, nombre que recibe el honor al físico
alemán Georg Simón Ohm. Se representa con la letra griega omega (Ω).
Como en casos anteriores se pueden utilizar múltiplos y submúltiplos de la medida
dependiendo la magnitud de la resistencia. Kilo ohmio (KΩ), Megohmio (MΩ), el mili
ohmio (mΩ) y el microhmio (μΩ).
La resistencia de un material depende de su longitud, su sección y el material con el que está
fabricado).
A mayor longitud de conductor, mayor es la resistencia que opone; y a mayor sección de
conductor (mayor grosor), menor es la resistencia que opone.
Conductancia.
La conductancia expresa la mayor o menor facilidad ofrecida por cierto material al paso de
la corriente eléctrica.
Conceptualmente es la inversa de la resistencia eléctrica y su unidad es el siemens,la
expresión que la desine es la siguiente:
Inductancia.(L)
Llamaremos inductancia al campo magnético que crea una corriente eléctrica al pasar a
través de una bobina de hilo conductor enrollado alrededor de la misma que conforma un
inductor. Un inductor puede utilizarse para diferenciar señales cambiantes rápidas o lentas.
Al utilizar un inductor con un condensador, la tensión del inductor alcanza su valor máximo
a una frecuencia dependiente de la capacitancia y de la inductancia.
La inductancia se representa por la letra L, que en un elemento de circuito se define por:
eL = L di/dt
La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del
mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se
tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita,
aumentaremos considerablemente la inductancia.
La energía almacenada en el campo magnético de un inductor se calcula según la siguiente
formula:
W = I² L/2...
siendo:
W = energía (julios);
I = corriente (amperios;
L = inductancia (henrios)[1].
Capacidad(C).
a capacidad eléctrica, se designa con la letra C y se mide por la relación entre la carga del
conductor independiente y su potencial.
La fórmula citada permite establecer la unidad de capacidad que es igual a la unidad de
carga sobre la unidad de potencial.
Prácticamente la carga se mide en culombios, el potencial en voltios, y la capacidad en
faradios.
La capacidad de 1 faradio la posee un conductor tal que al comunicarle una carga de 1
culombio, aumenta su potencial en 1 voltio.
La unidad de capacidad, faradio (se designa con F), es muy grande. Por lo que generalmente
se emplean unidades más pequeñas: el microfaradio (μF), que es la millonésima parte del
faradio:
La inducción magnética (B).
La inducción magnética se refiere a la concentración o la densidad de líneas de fuerzas que
atraviesan una unidad de superficie.
La inducción magnética esta representada por la letra o símbolo B. En el sistema
internacional la unidad es el TESLA (T). Sin embargo, en el sistema de Gauss la unidad es
el Gauss (G). La siguiente fórmula define la inducción magnética:
Inducción electromagnética
La experiencia enseña que la aparición de fuerzas electromagnéticas es un fenómeno
reversible, es decir que moviendo conductores dentro de campos magnéticos se originan
corrientes eléctricas, el hecho se manifiesta por la existencia de una fuerza electromotriz,
que se constata en los extremos del conductor . y que da lugar a una corriente en cuanto se
cierra el circuito para que circule
La f.e.m será tanto mayor cuanto más intenso sea el campo magnético, cuanto más rápido
sea el movimiento y cuanto más largo sea el conductor.
El flujo magnético (Φ).
Tabla2.2http://www.convertworld.com/es/capacidad-electrica/
Se denomina flujo magnético a la cantidad de líneas de fuerza que genera un campo
magnético. La letra griega Φ representa el flujo magnético. En el sistema de unidades
internacionales es la unidad weber (Wb).
Campo magnético (H).
Se denomina campo magnético de un imán a la zona en la que se manifiestan las fuerzas de
atracción o repulsión que dicho imán ejerce sobre otros cuerpos.
El campo magnético de un imán adquiere su máxima intensidad en los polos y se va
debilitando a medida que nos alejamos de ellos. Figura 2.3
Figura 2.3 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/57/Magnet0873.png
Los campos magnéticos se representan mediante unas líneas llamadas líneas de fuerza
magnéticas, en las zonas en que las líneas de fuerza están mas próximas , el campo
magnético es más intenso, en la fotografía se observa el efecto que provoca el campo
magnético creado por un imán sobre limaduras de hierro, que se orientan paralelamente a
las líneas de fuerza creadas por aquel.
La fuerza magneto motriz (F).
La fuerza magneto motriz son las líneas de fuerza que es capaz de generar una bobina, lo
cual, quiere decir, que esta directamente afectada por la intensidad que pasa por dicha
bobina. Al aumentar la intensidad aumentará también la fuerza magneto motriz.
La letra o el símbolo F representa la fuerza magneto motriz. Las letras o símbolo f.m.m.,
también designa a la fuerza magneto motriz y, es más común. En el sistema internacional
el amperio-vuelta (Av) es la unidad. La siguiente ecuación es la usada para calcular la
fuerza magneto motriz en una bobina:
En donde:
N = Espiras de la bobina.
I = La intensidad.
La intensidad del campo magnético (H).
Como el título dice es la intensidad que tiene un campo magnético. La intensidad del campo magnético esta
directamente afectada por la fuerza magneto motriz. En el caso de las bobinas, cuanto más largas sean las
bobinas menor será la intensidad del campo magnético porque la fuerza magneto motriz se dispersa en una
mayor superficie.
La unidad usada en el sistema internacional es el amperio por metro (A/m). Mientras que en el sistema de
Gauss es el Oersted (Oe). La letra o símbolo Representa a la intensidad del campo magnético.
En donde:
L = La longitud de la bobina.
N = Espiras de la bobina.
I = La intensidad.
La reluctancia (R).
Todos los materiales tienen propiedades y, la reluctancia es una de ellas. La reluctancia es la
capacidad que tiene un material determinado para dejar formarse las líneas de fuerza. Es un
concepto similar al de la resistividad de los materiales o a la resistencia de un circuito
eléctrico. De aquí podemos fácilmente deducir que los materiales no ferromagnéticos tienen
una alta reluctancia.
La letra o símbolo que designa a la reluctancia es la R. La unidad en el sistema internacional
es el amperio-vuelta por weber (Av/Wb). La ecuación utilizada para calcular la
reluctancia es:
La permeabilidad magnética (μ).
La permeabilidad es la capacidad que tiene una sustancia para atraer y dejar pasar a las
líneas de fuerza o el campo magnético.
Existen tres tipos de permeabilidad: la permeabilidad relativa, la permeabilidad absoluta y la
permeabilidad del vacío.
1. La permeabilidad relativa.
Se designa por las letras o símbolo μr . La permeabilidad relativa está definida en función
de la capacidad que tiene un material o sustancia de aumentar el n° de las líneas de fuerza.
2. La permeabilidad absoluta. Es la que se utiliza en realidad, porque relaciona la
intensidad de campo magnético producido por una bobina con la inducción magnética. Se
designa con la letra o símbolo μ. La unidad en el sistema internacional es el henrios/metro
(H/m) y la fórmula para calcularla es:
3. La permeabilidad de vacío. También conocida como permeabilidad del aire. Se designa
con las letras o símbolo μ0. Su fórmula es:
Hay que tener claro que la permeabilidad es un coeficiente de los materiales pero que no es
constante porque depende directamente de la inducción magnética.
Energía Eléctrica [J]
La energía eléctrica E es la energía que poseen las cargas cuando se desplazan por el
interior de un conductor o circuito. Nosotros aprovechamos esta energía transformando la
con operadores tecnológicos.: "La energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma".
Por ejemplo: un tostador y una plancha transforman energía eléctrica en energía calorífica.
Una bombilla transforma la energía eléctrica en energía electromagnética, la luz.E incluso la
transformamos en energía sonora. Música.
Otros sin embargo la transforman en movimiento, energía cinética.
La unidad de energía eléctrica, al igual que otros tipos de energía, es el julio. En este caso
en honor al físico británico James P. Joule. Se representa con la letra J.
Al igual que en casos anteriores podremos encontrar milijulios (mJ) o
kilojulios (KJ) dependiendo de la magnitud de la medida.
La energía eléctrica es directamente proporcional a la cantidad de carga Q que se desplaza y
a la diferencia de potencial V que existe en dos extremos de un conductor o circuito.
E = Q·V
Debido a que la carga es complicada de medir se suele expresar esta relación de la siguiente
forma:
E = I·t·V
Julios y Calorías a veces es común encontrar la unidad energética de calorías en nuestro
entorno. Si quisiésemos saber su equivalencia en Julios existe una relación:
1 J = 0,24 cal
Potencia Eléctrica P[W]
La potencia eléctrica P de un receptor (aparato eléctrico), es la cantidad de energía eléctrica
que consume por unidad de tiempo.
La unidad de potencia eléctrica es el vatio, nombre en honor al ingeniero James Watt.Se
representa con la letra W y un vatio se define como:
Igualmente que unidades anteriores se utilizan los múltiplos del vatio: MW y KW; y
submultiplos: μW y mW.
Tabla de magnitudes y unidades eléctricas donde se resume lo analizado hasta
ahora.
Tabla 2.3.Fuente: Alonso M, Finn E. Física. Fondo Educativo Interamericano (1971)
2.2.4 Análisis del funcionamiento y de los fenómenos eléctricos que se
desarrollan en las máquinas eléctricas.
En la siguiente tabla se analizan los principios, las leyes y las reglas elementales en las que
se basa el funcionamiento de las maquinas eléctricas.
Principio de
funcionamiento, leyes
Expresiones Reglas
Produce una fuerza
electromotriz por la
variación del flujo
magnético en un
circuito en
movimiento. Esta
producción tiene lugar
mientras los
conductores eléctricos
corten líneas de fuerza
del campo magnético.
El valor de la fme
inducida depende del
número de espiras de
la bobina y de
velocidad de variación
del flujo respecto al
tiempo. Si son los
conductores los que se
mueven en el seno de
un campo magnético
fijo,
se habla de dinamo,
mientras que si es el
campo magnético el
que se mueve, mientras
los conductores
permanecen fijos, se
hablan del alternador.
Ley de Faraday.
Cuando se desplaza un
conductor eléctrico en
el seno de un campo
magnético, aparece
una fme o diferencia
de potencial entre los
extremos del
conductor.
Ley de Lenz. Principio
general de acción y
reacción, el sentido de
la corriente inducida es
tal que tiende a
oponerse a la causa
que lo produjo.
Produce movimiento
giratorio en una bobina
recorrida por una
corriente eléctrica en el
seno de un campo
magnético fijo o
variable.
Al circular la corriente
eléctrica por una espira
se crea un campo
magnético alrededor, y
si la espira se halla
situada entre los polos
de un imán o de un
electroimán, se crean
unas fuerzas de
atracción y repulsión
que provocan el giro
de la espira.
Principio de Laplace
Biot y Savart.
Cuando un conductor
de una determinada
longitud por el que
circula corriente se ve
sometido a la a la
acción de un campo
magnético constante,
aparecen fuerzas de
carácter
Electromagnético
debidas a la
interacción de ambos
campos que tratan de
desplazarlo con una
determinada fuerza.
Produce fme por
variación del flujo
magnético en un
circuito estático, al
aplicar una corriente
alterna variable en el
bobinado primario de
transformador, se
produce un flujo
magnético variable que
recorre el nucleó
magnético y atraviesa
el bobinado
secundario, lo que
provoca la aparición en
esta bobina de una fme
inducida.
La transferencia de
energía eléctrica entre
ambos bobinados se
realiza a través del
campo magnético
variable que recorre el
núcleo por lo que no es
necesaria la conexión
eléctrica, entre ellos,
un transformador solo
puede funcionar con
CA
Tabla 2.4 una síntesis basada en las paginas 22 al 27 del libro unidad didáctica N2
principios y magnitudes eléctricas archivo pdf grupo EXCEDRA
2.2.5 Perdidas en las maquinas eléctricas
2.2.5.1.-PERDIDAS ELÉCTRICAS EFECTO
JOULE
Se conoce como Efecto Joule al fenómeno por el cual si en un conductor circula corriente
eléctrica,parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a
los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan,
elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor el físico
británico James Prescott Joule. Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina,
ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también
el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de
potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido
debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su
camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética,
que es cedida en forma de calor.
2.2.5.2-PERDIDAS EN EL CIRCUITO MAGNÉTICO.
las pérdidas de potencia de las maquinas eléctricas son causados en el hierro, por histéresis y
por corrientes parasitas
Las corrientes parasitas
También conocidas como corrientes de Foucault o Corrientes de Eddy
representa un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés León Foucault en
1851. Se producen cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable, o
viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de electrones, o corriente
inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de Foucault crean
electroimanes con campos magnéticos que se oponen al efecto del campo magnético
aplicado. Cuanto más fuerte sea el campo magnético aplicado, o mayor la
conductividad del conductor, o mayor la velocidad relativa de movimiento, mayores
serán las corrientes de Foucault y los campos opositores generados.
se producen en cualquier material conductor cuando se encuentran sometidos a una
variación de flujo magnético, como los núcleos de los transformadores están hechos de
materiales magnéticos y estos materiales son buenos conductores se genera una fuerza
electromotriz inducida que origina corrientes que circulan en el mismo sentido dando lugar a
el denominado efecto Joule
En los núcleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas debido a las
variaciones de flujo magnético a que se someten aquellos núcleos. Estas tensiones inducidas son
causa de que se produzcan corrientes parásitas en el núcleo, las cuales afectan la eficiencia
eléctrica de éste.
Las pérdidas por corrientes parasitas dependerán del material con el que está
construido el núcleo magnético del transformador
Para reducir en parte estas pérdidas de potencia es necesario que el núcleo del
transformador que está bajo un flujo variable no sea macizo, es decir el núcleo
deberá estar construido con chapas magnéticas de espesores muy delgados,
colocadas una enzima de otra y aisladas entre si
Al colocar las chapas magnéticas lo que conseguimos es que la corriente eléctrica no
pueda circular de una chapa a otra y se mantenga independientemente en cada una de
ellas con lo que se induce menos corriente y disminuye la potencia perdida por
corrientes parasitas o corrientes de Foucault
En la imagen 2.4 podemos observar primero un flujo en un núcleo macizo y por
consiguiente una gran cantidad de pérdidas de energía que derivaran en pérdidas
inevitables de potencia.
En cambio en la siguiente imagen podemos observar la función de las chapas en el
núcleo reduciendo las corrientes inducidas y por lo tanto menos perdidas de potencia
La histéresis magnética
Es el fenómeno que se produce cuando la imantación de los materiales ferro magnéticos no
solo depende del flujo magnético, sino de los estados magnéticos anteriores.
En el caso de los transformadores al someter un material magnético a un flujo variable se
produce una imantación que se mantiene al cesar el flujo variable, lo que provoca una
pérdida de energía
En la imagen 2.5 podemos ver de
una forma más clara lo que se trata de
explicar.
