Principios de circuitos magnéticos

Principios de circuitos magnéticos alimentados con corriente continúa y corriente alterna

Producción de un campo magnético

Un conductor por el que circula corriente está rodeado por un campo magnético, descubrimiento hecho por Hans Christian Oersted en 1819.

El campo magnético forma espiras circulares cerradas alrededor del conductor.

Regla de la mano derecha

El pulgar apuntando en la dirección de la corriente, los dedos de la mano rodeando el conductor indican la dirección del campo magnético o líneas magnéticas del flujo.

Si se coloca un alambre en el campo uniforme de un imán y se le hace circular una corriente al alambre, existirá una fuerza sobre el alambre en cuanto se haga circular una corriente a través de él.

Esta fuerza es básica para operación de los motores y se denomina Fuerza Motora o Motriz.

La corriente hacia adentro del alambre produce un campo magnético en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj, reforzando el campo del imán sobre el alambre y debilitado abajo.

Por lo tanto se tiene que las líneas del campo son como ligas de caucho que se estiran de tal forma que la fuerza sobre el alambre es hacia abajo como se muestra en la figura siguiente:

La fuerza sobre el alambre con corriente está dada por:

Cuando se cierra el interruptor y fluye una corriente en la espira existe una fuerza hacía abajo que actúa sobre el alambre en el campo magnético entre los polos. Esta es la iteración básica entre el campo y la corriente para la operación de motores eléctricos. Note que la aguja de la brújula indica la dirección del campo magnético. La corriente del alambre produce un campo en la dirección del movimiento de las manecillas del reloj, como se indica, reforzando el campo magnético por arriba del alambre y debilitándolo por debajo del mismo resultado una fuerza hacía abajo como se indica.

Densidad de Flujo Magnético

Así pues se describe como una fuerza por movimiento de . Sin embargo, se acostumbrará llamarla densidad de flujo magnético.

Y el flujo total en cierta área está dado por

Donde dA es la diferencial del área. Si el vector de densidad de flujo es perpendicular a un plano de área A y si la densidad de flujo es constante en toda el área, la ecuación se reduce a:

Su unidad es el Weber por metro cuadrado (Weber/m2), o bien Tesla.

Permeabilidad

Grado de magnetización de un material que responde linealmente a un campo magnético aplicado. Es medida en Henrys por Metro o Newton por Área cuadrada.

El valor constante para la permeabilidad es conocida como la constante magnética o la permeabilidad del espacio libre(aire).

Permeabilidad Relativa ( )

Es la razón de la permeabilidad de un medio específico y la permeabilidad en el vacío.

Flujo Magnético

Las líneas que atraviesan la corriente son líneas de campo magnético llamado también flujo magnético y se denota por y la unidad es el Weber en el sistema internacional. El flujo está relacionado con:

Fuerza Magnetomotriz (Fmm o FMM)

Los ampere-espira de las bobinas representan la fuerza de accionamiento denominada fuerza magnetomotriz que hace que un campo magnético aparezca en los circuitos magnéticos correspondientes esta fuerza magnetomotriz expresada es la ecuación siguiente:

Fmm=NI

Donde:

N= numero de espiras

I= corriente

Reluctancia

Es un componente de la impedancia magnética un tanto analógica a la resistencia en circuitos eléctricos con excepción que la reluctancia no es una pérdida de energía. La unidad de la Reluctancia es amperes- vuelta por weber.

Se de fine por medio de la relación análoga a la Ley de Ohm:

Intensidad de Campo Magnético (ICE)

La ICE también se le conoce como el gradiente de la fuerza magnetomotriz y se define como la Fmm por unidad de longitud en un circuito magnético y es numéricamente igual a los ampere-espira aplicados al circuito magnético, dividida por la longitud efectiva del circuito magnético que es:

Donde:

H= intensidad del campo magnético (ampere espira por metro conocido como teslas(T)).

Fmm=Fuerza magnetomotriz (ampere espira)

l=longitud media del circuito magnético o sección del circuito magnético (m).

Permeancia

Recíproco de la reluctancia, su unidad es el Henry. La permeancia y la reluctancia se emplean para describir las características geométricas de un campo magnético. A causa de que es análoga a y que la resistencia es análoga a la reluctancia , obtenemos la siguiente tabla:

Circuito magnético Circuito eléctrico

Flujo

Corriente

Fuerza Magnetomotriz

Voltaje

Reluctancia

Resistencia

Permeancia

Conductancia

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