Maquinas Elctricas

Máquinas eléctricas: circuitos magnéticos

Introducción
Se puede decir que el planteamiento de los principios de conversión de la energía comenzó con los descubrimientos de Ampere y Faraday que relacionan la electricidad y el magnetismo
Usando los descubrimientos de oersted relacionados con el hecho de que una corriente produce un campo magnético alrededor del conductor que la conduce, tantoAmpere como Arago lograron magnetizar agujas de hierro en forma similar a como un imán permanente magnetiza a los a los materiales ferromagnéticos en su proximidad.
El descubrimiento de Ampere sentó las bases para la invención del primer motor eléctrico que convierte la energía eléctrica a mecánica, aprovechando las propiedades magnéticas.

Índice
Introducción…pag1
Definiciones básicas…pag2Circuitos magnéticos…pag3
Inductancia magnética…pag5
Excitación senoidal en circuitos magnéticos…pag7
Aplicaciones de los circuitos magnéticos…pag9

Definiciones básicas
Imán permanente: Los imanes naturales presentan en sus extremos dos puntos de máxima fuerza llamados polos norte y sur, mientras que en el centro se tiene una fuerza nula.
Electroimán: Es un imán artificial creado medianteuna bobina enrollada sobre un núcleo ferromagnético.
Campo magnético: Es la zona de influencia que rodea a un imán permanente o electroimán y es representada mediante línea de flujos.
Líneas de fuerza: Es la representación del campo magnético mediante líneas que no tienen origen ni final, como en un campo electrónico.
Materiales ferromagnéticos: Esta propiedad se encuentra en ciertos materialescomo el hierro,cobalto,wolframio,niquel,acero y aleaciones entre estos metales.A dichas formas y a las aleaciones se les da el nombre de materiales ferromagnéticos debido a su alta permeabilidad y a su fácil imantación.
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Circuitos magnéticos
El análisis de los circuitos magnéticos es relativamente sencillo debido a la similitud que presenta con respecto a los circuitos eléctricos.
Ley deohm para circuitos magnéticos:
La aplicación de esta ley a los circuitos magnéticos es similar a lo que se hace con los circuitos electrónicos.

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Ley circuital de ampere:
La integral alrededor de una trayectoria cerrada de la intensidad de campo magnético H es igual a la corriente I que circula en la trayectoria mencionada.

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Inductancia magnética
Para calcular la autoinductanciase puede proceder con el razonamiento anterior. A pesar de esto surge un problema: la doble integral no se hace sobre circuitos distintos sino sobre el mismo dando lugar a divergencia cuando . Dicho problema puede ser resuelto si en la integral se usa la expresión general para  para puntos muy cercanos entre sí. Esta proximidad entre puntos permite hacer aproximación con las cuales se puederesolver la integral.

No obstante existen casos donde la autoinductancia se calcula trivialmente como por ejemplo el solenoide ideal: si  es el flujo magnético, por Ley de Faraday se tiene

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Dado que el campo constante en el solenoide es constante y dado por , con  el número de vueltas,  el largo del solenoide e  la corriente que pasa el mismo, se tiene

donde  es la autoinductancia. Elvalor de la inductancia viene determinado exclusivamente por las características geométricas de la bobina y por la permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra. Si el solenoide tiene un núcleo de permeabilidad distinta de vacío, la inductancia (en Henrios), de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, viene determinada por:

donde  es la permeabilidad absoluta del núcleo (el producto entrela permeabilidad del aire y la permeabilidad relativa del material)  es el número de espiras,  es el área de la sección transversal del bobinado (en metros cuadrados) y  la longitud de las bobina (en metros).
El cálculo de  es bastante complicado a no ser que la bobina sea toroidal y aun así, resulta difícil si el núcleo presenta distintas permeabilidades en función de la intensidad que circule...