Fundamento Teorico

FERROMAGNETISMO: Los ferroimanes tienden a permanecer magnetizados en cierta medida después de ser sometido a un campo magnético externo. Esta tendencia a "recordar su historia magnética" se llama histéresis. La fracción de la magnetización de saturación que es retenida cuando se elimina el campo de generación, se llama remanencia del material, y es un factor importante en los imanes permanentes. MATERIALES FERROMAGNÉTICOS: Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material lineal, homogéneo e isótropo se definen en función del valor de la susceptibilidad magnética , que es un coeficiente adimensional que expresa la proporcionalidad entre la magnetización o imanación M y la intensidad del campo magnético H de acuerdo con la ecuación:

Como quiera además que la inducción magnética B está relacionada con los campos H y M por:

Teniendo en cuenta la primera ecuación:

La siguiente figura representa algunas formas de curvas de magnetización (o imanación) para diversos materiales empleados en la construcción de máquinas eléctricas.

Se observa que la chapa metálica posee mejores cualidades magnéticas que el hierro fundido o que el acero fundido, ya que para la misma excitación magnética H se consiguen inducciones más elevadas, lo que supone un volumen menor de material. La permeabilidad magnética () del material puede evaluarse a partir de la curva puesto que está definida por:

FLUJO MAGNÉTICO: El flujo magnético Φ es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de medida es el weber y se designa por Wb. DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO: La densidad de flujo magnético, visualmente notada como , es el flujo magnético por unidad de área de una sección normal a la dirección del flujo, y es igual a la intensidad del campo magnético. La unidad de la densidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Tesla. Matemáticamente se describe de la siguiente manera:

Donde: : Área magnética de sección transversal, también denotada con S. Ø: Flujo magnético En las maquinas eléctricas, tenemos la relación de la densidad de flujo con el voltaje aplicado para generar dicha densidad. Esta es:

Donde: : Área magnética de sección transversal. : Densidad de flujo máximo que atraviesa por la sección transversal de la máquina. N: Número de espiras de la máquina eléctrica. V: Voltaje aplicado a la máquina. f: Frecuencia de trabajo del reactor con núcleo de hierro INTENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO: El campo H se ha considerado tradicionalmente el campo principal o intensidad de campo magnético, ya que se puede relacionar con unas cargas, masas o polos magnéticos por medio de una ley similar a la de Coulomb para la electricidad. Maxwell, por ejemplo, utilizó este enfoque, aunque aclarando que esas cargas eran ficticias. Con ello, no solo se parte de leyes similares en los campos eléctricos y magnéticos (incluyendo la posibilidad

de definir un potencial escalar magnético), sino que en medios materiales, con la equiparación matemática de H con E (campo eléctrico). La unidad de H en el SI es el amperio por metro (A-v/m) (a veces llamado ampervuelta por metro). En las máquinas eléctricas tenemos la siguiente relación matemática:

Donde: : Longitud media del reactor con núcleo de hierro. : Corriente que circula por la bobina PERMEABILIDAD MAGNÉTICA: Se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de sí los campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material. La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por el símbolo . Matemáticamente se escribe:

REACTOR DE NÚCLEO DE HIERRO: Un reactor es un dispositivo que genera inductancia para obtener reactancias inductivas. Su construcción consiste en una bobina arrollada sobre un núcleo de material ferromagnético, este núcleo hace que la bobina al ser recorrido por una intensidad de corriente alterna (i) obtenga altas inductancias con dimensiones reducidas tal como se muestra en la siguiente figura: Sabemos que:

XL = Reactancia inductiva L: Inductancia : Frecuencia Angular A mayor L corresponde mayor XL, y a menor L corresponde menor XL El objetivo es conseguir valores requeridos de XL con dimensiones pequeñas y allí el núcleo ferromagnético ayuda bastante.

Pero, el núcleo ferromagnético introduce fenómenos adicionales tales como las pérdidas por histéresis y corrientes parásitas (Foucault) y la variación de la inductancia en función del flujo magnético, por lo que en corriente alterna sinusoidal trae consigo numerosas armónicas, la cual exige mayor análisis principalmente en los transformadores, más aún cuando trabajan en vacío. LAZO DE HISTÉRESIS: Cuando un material ferromagnético, sobre el cual ha estado actuando un campo magnético, cesa la aplicación de éste, el material no anula completamente su magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual (imanación remanente BR). Para desimantarlo será precisa la aplicación de un campo contrario al inicial. Este fenómeno se llama HISTERESIS magnética, que quiere decir, inercia o retardo. El área que encierra esta curva representa la energía perdida en el hierro del núcleo. Es por ello que conviene que la gráfica sea los más delgada posible (lo ideal es que sea lineal), esto es una característica de los materiales blandos