Materiales magneticos

2.1 Presente un breve resumen explicando que son y por qué se generan las pérdidas de energía por histéresis y corrientes de Foucault, máximo dos carillas, con gráficos.

Cuando se le aplica un voltaje alterno senoidal a una bobina envuelta en núcleo hecho de material ferromagnético, se crea un flujo magnético en la bobina y el núcleo que varía de forma aproximadamente senoidal. Cuando se crea este tipo de flujo en un material de este tipo se generan pérdidas de energía por las corrientes de Foucault y por la histéresis que tiene lugar en el núcleo, esta energía se disipa en forma de calor en núcleo. A continuación, se da un breve resumen de por qué se generan estas pérdidas.

Perdidas por histéresis

Al crearse un flujo magnético sinusoidal en el núcleo se crea un ciclo de histéresis como el que se muestra a continuación en la figura 1.

[pic 1]

Al establecerse el valor rms la tensión de alimentación alterna con la que se alimenta la bobina que genera el flujo magnético se establece los valores  y  de inducción que aparecerán en el núcleo, por lo que según esta magnitud y la forma del ciclo de histéresis se establecen los valores máximos de  y , con lo cual queda completamente definido la forma del ciclo de histéresis como se muestra en la figura 1. Para que la inducción o densidad de flujo  pueda variar de esta manera, es necesario aplicar energía al núcleo para poder alinear y direccionar los dominios magnéticos que componen al material ferromagnético en la dirección del campo correspondiente a cada instante de tiempo. Se puede demostrar que esta energía está relacionada y es directamente proporcional a el área formada por el ciclo de histéresis del material. Que se puede expresar mediante la siguiente integral: [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

La expresión anterior representaría la energía disipada por el efecto de la histéresis en un solo ciclo completo de la curva cerrada de histéresis. Donde la integral curvilínea se extiende por todo el ciclo.

Perdidas por Corrientes de Foucault (corrientes parasitas)

Podemos analizar una bobina arrollada sobre el núcleo de hierro macizo, por lo cual dicha bobina tiene las características de poder alimentarse con corriente alterna y a partir de una ley denominada ley de Amper se produce el campo magnético de inducción  en el cual atraviesa toda la masa de hierro desde el eje Z que en la figura es el eje de la bobina.[pic 8]

[pic 9]

Ahora vamos a tener en cuenta otra ley denominada ley de Faraday en el cual existen materiales existen unas f.e.m.s que están inducidas por ende dichas corrientes parasitas son las que están circulando por el material por lo cual le da lugar a la misma por el solo hecho de estar inducidas en el material, el hierro es un buen conductor de la energía eléctrica pero sus propiedades de conductor de la electricidad son menores a comparación de otro tipo de material conductor como lo es el cobre, las famosas f.e.m.s están inducidas generando una circulación de corriente a través de una masa de hierro, dichas corrientes establecen ser las corrientes de Foucault, la consecuencia de estas corrientes parasitas es que pueden generar perdidas importantes de potencia debido a los calentamiento que trasmiten los núcleos.

Sin embargo, estas perdidas pueden tener una solución teniendo en cuenta que el hierro suele estar laminado, es decir, serian como unas chapas magnéticas que poseen un determinado espesor, deben utilizar chapas magnéticas más delgadas para reducir dichas perdidas. A continuación, vamos a expresar la formula donde podemos observar las pérdidas totales del hierro:

 (donde  es el volumen)[pic 10][pic 11]

Para ir redondeando el tema podemos expresar que existen aplicaciones de las perdidas por corrientes parasitas o corrientes de Foucault. Imaginemos un metal con forma de disco y que se mueve en este caso estaría girando, si ese disco se asoma al polo de un imán, la velocidad del disco en el que va girando se reduce y al detenerse lo hace de manera rápida y esa reacción de freno se produce por las corrientes de Foucault que se inducen en el disco.

...