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circuitos magnéticos
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CIRCUITOS MAGNTICOS
1. Revisin de la teora de campos electromagnticos
2. Materiales magnticos
3. Prdidas en los materiales magnticos
4. Circuitos magnticos
5. Voltaje inducido e inductancia
6. Corriente de excitacin
7. Circuito equivalente de un reactor
Conversin Electromecnica de la Energa: Luis Ortiz N.
Ecuaciones de Maxwell
En general, la precisin no va ms all de lo que se verifica
experimentalmente, existiendo excepciones cuando se realizan trabajo originales o investigacin.
Para dispositivos de conversin de energa, la parte elctrica puede modelarse usando la forma diferencial de las ecuaciones de Maxwell
Conversin Electromecnica de la Energa: Luis Ortiz N.
Caractersticas de los materiales magnticos
Curva de magnetizacin del Alnico V
Ciclo de histresis de lminas de
Delmatax para ncleos estampados
de 0.051 mm de espesor
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Curvas de magnetizacin para varios materiales
Conversin Electromecnica de la Energa: Luis Ortiz N.
Curva de magnetizacin de varios materiales magnticos
Conversin Electromecnica de la Energa: Luis Ortiz N.
Caractersticas magnticas de los materiales blandos
.
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Prdidas en los ncleos magnticos
.Fierro silicoso de 0,48 mm
de espesor
Ferrita de Mn-Zn
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Prdidas en los ncleos magnticos
.
Prdidas por histrisis .
Energa magntica almacenada:
Potencia disipada en el ncleo:.
Energa perdida por unidad de volumen y por ciclo:
Potencia disipada en el ncleo:
Prdidas por corrientes inducidas
Potencia disipada por unidad de volumen:
Potencia disipada en un volumen
para un material especfico:
cicloVolh fAVP
n
maxh Bp n
maxVolh fBVP
6
2222 tfBp maxh
22
maxVolff BfVKP
Potencia total disipada en el ncleo por unidad de volumen: 22
maxf
n
maxn BfkfBp
VolVol
m dVBHW
21
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Efecto de borde en un circuito magntico
.
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Circuitos magnticos
. Circuito magntico de excitacin mltiple:
Representacin circuital del
sistema magntico
mm
m
mA
gg
g
gA
IdH
223311 INININHH ggmm
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Voltaje inducido e inductancia
.
La inductancia se define por:
Para un sistema lineal:
.
El enlace de flujo es:
F.e.m. inducida en la
bobina:
N
dt
dN
dt
de
Si:
tmax sen
iiNL
di
d
di
dNL
)2cos(2 ftNfe max
maxfNE 44,4
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Inductancias propias y mtuas
.
Una inductancia se define por:
m bobina laen corriente
m bobina laen corriente la a debidok bobina lapor enlazado flujoLkm
Matemticamente:
K 1 coeficiente de
acoplamiento
Como el potencial magntico
en la bobina m, es NmIm
m
mk
kmi
KNL
)(
mkkm LL
mkkm
NKNL
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.Corriente de excitacin para un
flujo sinusoidal en un reactor
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.Forma de onda del flujo y la f.e.m.para
una corriente sinusoidal en un reactor
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.Representacin matemtica de la corriente de excitacin
Utilizando el mtodo de la Serie de Fourier:
Despreciando los armnicos de orden superior a 5:
o bien:
donde:
1
000 )sen()cos()(n
bnan tnItnIti
tItI
tItItItIti
ba
baba
5sen5cos
3sen3cossencos)(
5050
303010100
)5cos()3cos()cos()( 5053031010 tItItIti
2
0
2
00 biaii III oaiobii II /tg1
0
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.Componente de prdidas y magnetizacin
Consideremos que la tensin aplicada a un reactor es:
Se demuestra que la potencia perdida en el ncleo del reactor es:
donde:
e
La componente de prdidas es:
La componente de magnetizacin es:
tVtv cos)(
10aefefn IVP
2/10ap II
2
50
2
50
2
30
2
30
2
10
22222
bababm
IIIIII
2/VVef 2/1010 aaef II
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.Circuito equivalente de un reactor
Para la representacin fasorial
se supone que la componente de
magnetizacin es de la frecuencia
fundamental
La corriente de excitacin de un
transformador es del 1 al 8 %
de la corriente nominal
22
0 mp III
22
0
0
0
0
0
cm
c
c
c
gYb
V
IY
V
Ig
V
PI
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