En el transcurso de la primera parcial de MQUINAS ELCTRICAS II de han visto temas ms enfocados en el trasformador, las leyes que lo rigen, en este documento se presenta lo visto durante la parcial del curso-.Entindase que un mquina elctrica es un dispositivo que transforma la energa elctrica en otro tipo de energa, o bien, en energa elctrica, pero con una presentacin distinta.Se clasifican en tres grandes grupos: Generadores Motores Transformadores

Leyes fundamentales de la Induccin Magntica

Magnetismo

El magnetismo nace al momento que se descubre el imn la atraccin que un imn tiene por el fierro o por las aleaciones de fierro, se conoci desde principios del primer siglo, cabe mencionar que los chinos fueron los primeros en usar el imn natural en lo que hoy conocemos como brjula.

Materiales magnticos

No todos los imanes se hacen de hierro puro, hoy en da se pueden fabricar de acuerdo a la necesidad que tiene cada consumidor, pueden ser aleaciones de diferentes metales como el nquel o el cobalto, algunos materiales como el hierro dulce y el acero usados para transformador pierden sus propiedades magnticas muy rpido, cuando se retira la accin de magnetizacin.Dentro de la clasificacin de los imanes hay Imanes Permanentes e Imanes Temporales:Permanente: Estos pueden mantener por muchos aos sus propiedades magnticas, los ms notables son aleaciones de nquel y cobaltoTemporales: Estos mantienen su magnetismo mientras exista la fuerza que lo provoca. Los ms comunes son los ncleos de transformadores.Los imanes tienen un campo magntico que forman un circuito cerrado, lo anterior hace referencia a lneas de fuerza magntica que no podemos ver, pero podemos hacer un experimento, de poner limadura de hierro en una hoja, por debajo ponemos un imn, y se podrn observar estas ya mencionadas. Es muy curioso que al partir un imn este siempre tendr un polo positivo y negativo, esta mencionada es una propiedad significativa en los imanes.Se menciona que en el interior de la tierra, se tiene un ncleo central como si fuera un imn de barra gigante, los polos apuntan aproximadamente hacia el norte y el sur y su interaccin con una brjula magntica da el nombre de cada uno de los polos.

Circuito magntico

Se denomina circuito magntico a un dispositivo en el que las lneas de fuerza del campo magntico estn canalizadas a travs de un material generalmente ferromagntico.Este circuito debe de tener los siguientes elementos:Excitacin: No es ms que la fuente de corriente con la cual se genera el flujo del circuito.Bobina: Este rodea el ncleo, tiene forma de solenoide y somete al ncleo a un campo magntico constante en toda su seccin, en una direccin que depender de la corriente.

Ncleo: El ncleo est diseado para transportar el flujo creado por la corriente en el bobinado.

Entrehierro: Es la zona donde se corta una parte del ncleo.

Dentro de las caractersticas de clculo de un circuito magntico se encuentra: Fuerza magntomotriz.- (F.m.m) es aquella capaz de producir un flujo magntico entre dos puntos de un circuito magntico. Reluctancia.- Es la resistencia que ste posee al verse influenciado por un campo magntico. Induccin .- Se puede definir como el nmero de lneas de flujo por unidad de superficie que existen en el circuito magntico perpendiculares a la direccin del campo. Excitacin.- Causa imanadora o excitacin magntica por unidad de longitud del circuito magntico. Flujo .- Es el producto vectorial de la induccin y el vector superficie: Intensidad.-Es la intensidad que aporta la fuente de alimentacin a la bobina.

Cabe mencionar que el clculo de los circuitos Magnticos es muy similar a los de los circuitos Elctricos.HistresisCuando un material ferromagntico (ncleo de transformador o de motor), 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.En la mayora de las mquinas elctricas (transformadores, motores, generadores), interesa un ncleo cuyo ciclo de histresis se lo ms estrecho posible (la ida" coincida con "la vuelta") y lo ms alargado posible (difcilmente saturable) como se muestra en la figura.

Ciclo de histresis

Operacin del Transformador

El funcionamiento de equipos como el generador, el motor de induccin, el alternador y el transformador, se basan en el principio de la induccin electromagntica descubierto por Michael Faraday en 1831.El transformador est constituido por un ncleo de material magntico que forma un circuito magntico cerrado, y sobre de cuyas columnas o piernas se localizan dos devanados uno llamado primario receptor de la energa y el otro secundario el que se encarga de entregarla.En el transformador ideal en vaco, toda la corriente de vaco tena como funcin magnetizar el ncleo y no existan prdidas. En el transformador real hay que tener en cuenta las resistencias de los arrollamientos: R1 Resistencia del arrollamiento primario., R2 Resistencia del arrollamiento secundarioAl mismo tiempo que el flujo cambia en al bobina primaria, tambin cambia en la bobina secundaria, dado que ambas bobinas se encuentran dentro del mismo medio magntico, y entonces el ndice de cambio del flujo magntico en ambas bobinas es exactamente el mismo.Los Transformadores, a pesar de que tienen una cierta cantidad de resistencia en sus bobinas y existe una reactancia de dispersin, como se ha visto anteriormente, se consideran de las maquinas mas eficientes, debido a que sus perdidas son mnimas.Debido a esta caracterstica, se puede considerar que la potencia de entrada del transformador es la misma que la de salida, entonces:PE = PS; O P1 = P2Si se tienen los datos de corriente y voltaje de un transformador, se puede encontrar entonces su potencia usando la siguiente frmula.P = V x I = VAEntonces, la nica manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando V se eleve, la I disminuya en la misma proporcin y viceversa. Entonces:

Practicas

La Ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemnGeorg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son:

1. Tensin o voltaje"E",en volt (V).2. Intensidad de la corriente" I ",en ampere (A).3. Resistencia"R"en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.

FRMULA MATEMTICA GENERAL DE REPRESENTACIN DE LA LEY DE OHM

Desde el punto de vista matemtico el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Frmula General de la Ley de Ohm:

VARIANTE PRCTICA:

Aquellas personas menos relacionadas con el despeje de frmulas matemticas pueden realizar tambin los clculos de tensin, corriente y resistencia correspondientes a la Ley de Ohm, de una forma ms fcil utilizando el siguiente recurso prctico:

Con esta variante slo ser necesario tapar con un dedo la letra que representa el valor de la incgnita que queremos conocer y de inmediato quedar indicada con las otras dos letras cul es la operacin matemtica que ser necesario realizar.

La resistencia en serie consiste simplemente en conectar la salida de una resistencia a la entrada de otra en un circuito. Cada resistencia adicional colocada en un circuito se agrega a la resistencia total de dicho circuito. La frmula para calcular el total de un nmero n de resistores en serie es:Req=R1+R2+....Rn Es decir, todas los resistores en serie simplemente se suman.

Las resistencias en paralelo ocurren cuando las entradas de dos o ms resistores estn unidas y las salidas estn unidas.La ecuacin para calcular el total de resistores n en paralelo es:

Req= 1/{(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)..+(1/Rn)}Una red combinada es una combinacin de circuitos en serie y en paralelo conectados juntos.

Reglas de KirchhoffHemos visto en lo tratado hasta aqu referente a resistores conectados en serie y en paralelo que en los circuitos simples, las mltiples resistencias elctricas presentes en el circuito se pueden reemplazar por una resistencia equivalente. Sin embargo, esto no es siempre posible en los circuitos con resistores en combinaciones ms complejas en los que el circuito no se puede reducir a simples resistores equivalentes. El tratamiento de tales circuitos ms complejos se simplifica mucho utilizando dos reglas conocidas comoreglas de Kirchhoff:

1. Regla de los nodos:La suma de las corrientes que llegan a un nodo, entendindose como nodo cualquier punto del circuito donde la corriente se pueda dividir, es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo.2. Regla de las mallas:La suma de las diferencias de potencial entre los extremos de cada elemento de un circuito que forme un lazo cerrado (malla) ser cero.

Clculo de la potenciaPara calcular la potencia que consume un dispositivo conectado a un circuito elctrico se multiplica el valor de la tensin, envolt (V), aplicada por el valor de laintensidad (I)de la corriente que lo recorre (expresada enampere).Para realizar ese clculo matemtico se utiliza la siguiente frmula:P = V IExpresado en palabras:Potencia (P) es igual a la tensin (V) multiplicada por la Intensidad (I).Como la potencia se expresa en watt (W), sustituimos la P que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la W de watt, tenemos tambin que:P = W, por tanto,W = V IExpresado en palabras:Watt (W) es igual a la tensin (V) multiplicada por la Intensidad (I).Si conocemos la potencia en watt de un dispositivo y la tensin o voltaje aplicado (V) y queremos hallar la intensidad de corriente (I) que fluye por un circuito, despejamos la frmula anterior y realizamos la operacin matemtica correspondiente:

Si observamos lafrmula W = V I veremos que el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito elctrico son directamente proporcionales a la potencia; es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia tambin aumenta o disminuye de forma proporcional.Entonces podemos deducir que,1 watt(W) es igual a1 amperede corriente (I) que fluye por un circuito, multiplicado por1 volt(V) de tensin o voltaje aplicado.