87291316 Reactor Con Nucleo de Hierro
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Reactor con ncleo de hierro
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FACULTAD DE INGENIERA MECNICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FACULTAD DE INGENIERA MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECATRNICA
CURSO: Laboratorio de Mquinas Elctricas.
SECCIN: A, B.
TEMA: El reactor con ncleo de hierro.
INTEGRANTES:
Snchez Yarlequ, Ivn Johnson
Gamero Tornero, Milenka Karolyn
PROFESOR: Ing. Guadalupe.
2011 - I
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INTRODUCCIN
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FACULTAD DE INGENIERA MECNICA
El presente informe data acerca de la experiencia realizada con el reactor con ncleo de hierro.
Este autotransformador a estudiar es una mquina elctrica esttica que se encuentra presente en
la vida cotidiana, desde grandes transformadores para la alimentacin elctrica en una calle hasta
la pequeos trafos que se encuentran en el interior de un televisor, radio, estabilizador, entre
otros.
Este laboratorio realizado en el LABORATORIO 01 DE MOTORES, perteneciente a la FACULTAD DE
INGENIERA MECNICA de la UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA; a cargo del Ingeniero
Guadalupe, tiene como finalidad estudiar y observar las caractersticas fsicas de una mquina
elctrica en particular como es el reactor con ncleo de hierro.
En este experimento observaremos las propiedades fsicas de la mquina elctrica como son el
lazo de histresis y la curva B-H (densidad de campo magntico intensidad de campo
magntico).
Reactor con ncleo de hierro
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Introduccin
1.OBJETIVOS
2.FUNDAMENTO TERICO
2.1.-MAGNETISMO
2.2.-FERROMAGETISMO
2.3.-FLUJO MAGNTICO
2.4.-DENSIDAD DE FLUJO MAGNTICO
INDICE
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2.5.-INTENSIDAD DE CAMPO MAGNTICO
2.6.-PERMEABILIDAD MAGNTICA
2.7.-LAZO DE HISTRESIS
3.EQUIPOS A UTILIZAR
4.PROCEDIMIENTO
4.1.-OBTENCIN DE LA CURVA B-H
4.2.-OBSERVACIN DE LAZO DE HISTRESIS
5.DATOS RECOPILADOS
5.1.-DATOS PARA LA CURVA B-H
5.2.-FOTOS DEL LAZO DE HISTRESIS
6.CLCULOS Y RESULTADOS
6.1.-OBTENCIN DE LA CURVAS
6.1.1.-CURVA B-H
6.1.2.-CURVA W-B
6.1.3.-CURVA W-H
6.2.-OBTENCIN DE LA CURVA DE IMANACIN
7.CONCLUSIONES
8.OBSERVACIONES
9.RECOMENDACIONES
10. BIBLIOGRAFA
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1. OBJETIVOS
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FACULTAD DE INGENIERA MECNICA
Observar las principales caractersticas fsicas del autotransformador.
Obtener y analizar el lazo de histresis.
Observar y estudiar el comportamiento de la curva B-H.
2. FUNDAMENTO TERICO
Para el desarrollo de esta experiencia es necesario conocer algunos conceptos bsicos
que nos permitirn comprender el comportamiento bsico de nuestro reactor con ncleo
de hierro que es una mquina elctrica.
2.1.-Magnetismo
El magnetismo (del latn magnes, -tis, imn) es un fenmeno fsico por el que los
materiales ejercen fuerzas de atraccin o repulsin sobre otros materiales. En la
naturaleza existe un mineral l amado magnetita o piedra imn que tiene la propiedad de
atraer el hierro, el cobalto, el nquel y ciertas aleaciones de estos metales, que son
materiales magnticos.
Figura 1
2.2.-Ferromagnetismo
El ferromagnetismo es un fenmeno fsico en el que se produce ordenamiento magntico
de todos los momentos magnticos de una muestra, en la misma direccin y sentido. Un
material ferromagntico es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interaccin
ferromagntica es la interaccin magntica que hace que los momentos magnticos
tiendan a disponerse en la misma direccin y sentido. Ha de extenderse por todo un
slido para alcanzar el ferromagnetismo.
Reactor con ncleo de hierro
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Generalmente, los ferromagnetos estn divididos en dominios magnticos, separados por
superficies conocidas como paredes de Bloch. En cada uno de estos dominios, todos los
momentos magnticos estn alineados. En las fronteras entre dominios hay cierta energa
potencial, pero la formacin de dominios est compensada por la ganancia en entropa.
Al someter un material ferromagntico a un campo magntico intenso, los dominios
tienden a alinearse con ste, de forma que aquel os dominios en los que los dipolos estn
orientados con el mismo sentido y direccin que el campo magntico inductor aumentan
su tamao. Este aumento de tamao se explica por las caractersticas de las paredes de
Bloch, que avanzan en direccin a los dominios cuya direccin de los dipolos no coincide;
dando lugar a un monodominio. Al eliminar el campo, el dominio permanece durante cierto
tiempo.
Figura 2. Materiales ferromagnticos
2.3.-Flujo magntico
El flujo magntico (representado por la letra griega fi ), es una medida de la cantidad
de magnetismo, y se calcula a partir del campo magntico, la superficie sobre la cual
acta y el ngulo de incidencia formado entre las lneas de campo magntico y los
diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de medida es el weber y se designa
por Wb (motivo por el cual se conocen como webermetros los aparatos empleados para
medir el flujo magntico).
Figura 3. Flujo magntico
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2.4.-Densidad de flujo magntico
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La densidad de flujo magntico, visualmente notada como B, es el flujo magntico por
unidad de rea de una seccin normal a la direccin del flujo, y es igual a la intensidad del
campo magntico. La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es
el Tesla.
Matemticamente se describe de la siguiente manera:
Dnde:
Am: rea magntica de seccin transversal, tambin denotada con S.
: Flujo magntico
Figura 4. Densidad de flujo
En las maquinas elctricas, tenemos la relacin de la densidad de flujo con el voltaje
aplicado para generar dicha densidad. Esta es:
Dnde:
Am: rea magntica de seccin transversal, tambin denotada con S.
: Densidad de flujo mximo que atraviesa por la seccin transversal de la mquina.
N: Nmero de espiras de la mquina elctrica.
V: Voltaje aplicado a la mquina.
: Frecuencia de trabajo del reactor con ncleo de hierro
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Figura 5. Mquina elctrica esttica a usar. Reactor con ncleo de hierro
2.5.-Intensidad de campo magntico
El campo H se ha considerado tradicionalmente el campo principal o intensidad de campo
magntico, ya que se puede relacionar con unas cargas, masas o polos magnticos por
medio de una ley similar a la de Coulomb para la electricidad. Maxwell, por ejemplo, utiliz
este enfoque, aunque aclarando que esas cargas eran ficticias. Con ello, no solo se parte
de leyes similares en los campos elctricos y magnticos (incluyendo la posibilidad de
definir un potencial escalar magntico), sino que en medios materiales, con la
equiparacin matemtica de H con E (campo elctrico). La unidad de H en el SI es el
amperio por metro (A/m) (a veces l amado ampervuelta por metro). Su unidad en el
sistema de Gauss es el orsted (Oe), que es dimensionalmente igual al Gauss.
Figura 6
En las mquinas elctricas, tenemos la siguiente relacin matemtica:
Dnde:
: Longitud media del reactor con ncleo de hierro.
: Corriente que circula por la bobina
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2.6.-Permeabilidad magntica
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En fsica se denomina permeabilidad magntica a la capacidad de una sustancia o medio
para atraer y hacer pasar a travs de s los campos magnticos, la cual est dada por la
relacin entre la induccin magntica existente y la intensidad de campo magntico que
aparece en el interior de dicho material.
La magnitud as definida, el grado de magnetizacin de un material en respuesta a un
campo magntico, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por el
smbolo.
Matemticamente se escribe:
Esta relacin no es un valor constante, ya que al aplicar al reactor con ncleo de hierro un
voltaje V (ecuacin 2) obtenemos una densidad de campo, este induce una corriente
elctrica . Si analizamos la ecuacin 3 observamos que la intensidad de campo
magntico depende de la corriente. Ahora en este instante, se conoce experimentalmente
que la ecuacin 4 no cumple la linealidad, para el campo magntico dado se obtiene una
nueva densidad de campo.
Es por ello que en la experiencia se obtiene la curva B-H. Esta grfica es una relacin
indirecta y dinmica del voltaje y la corriente.
Figura 7. Permeabilidad magntica
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2.7.-Lazo de histresis
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Cuando un material ferromagntico, sobre el cual ha estado actuando un campo
magntico, cesa la aplicacin de ste, el material no anula completamente su
magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual (imanacin remanente
BR). Para desimantarlo ser precisa la aplicacin de un campo contrario al inicial. Este
fenmeno se llama HISTERESIS magntica, que quiere decir, inercia o retardo.
Los materiales tienen una cierta inercia a cambiar su campo magntico.
Figura 8. Lazo de Histresis
En la figura 8 se denota Hc como el campo o fuerza coercitiva, que es el campo aplicado
para desaparecer por completo la densidad de flujo magntico aplicado.
El rea que encierra esta curva representa la energa perdida en hierro del ncleo. Es por
ello que conviene que la grfica sea los ms delgada posible (lo ideal es que sea lineal),
esto es una caracterstica de los materiales blandos. Por el contrario existen materiales
duros en la cual se observa una curva que encierra un rea amplia.
Figura 9. Lazo de Histresis para material blando
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Figura 10. Lazo de Histresis para material duro
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