Matematicas
FEDERICO MILANO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA, AUTOMÁTICA Y COMUNICACIONES ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES UNIVERSIDAD DE CASTILLA - LA MANCHA
CAMPUS UNIVERSITARIO S/N E-13071 CIUDAD REAL ESPAÑA
CURSO 2010/11
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y CONVERSIÓN DE ENERGÍA
CONTENIDOS
1.INTRODUCCIÓN 2. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SISTEMAS ELECTROMAGNÉTICOS 3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS VERSUS CIRCUITOS MAGNÉTICOS 4. FLUJO, INDUCTANCIA Y ENERGÍA 5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES MAGNÉTICOS 6. EXCITACIÓN DE CIRCUITOS MAGNÉTICOS 7. PÉRDIDAS 8. CIRCUITO EQUIVALENTE DE UNA BOBINA CON NÚCLEO DE HIERRO 9. FUERZA Y PAR EN CAMPOS MAGNÉTICOS 10. ENERGÍA 11. DETERMINACIÓN DE LA FUERZA MAGNÉTICA:ENERGÍA Y COENERGÍA 11.1. EXCITACIÓN SIMPLE 11.2. EXCITACIÓN MÚLTIPLE
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CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y CONVERSIÓN DE ENERGÍA
INTRODUCCIÓN
•
FORMULACIÓN RIGUROSA ⇒ ECUACIONES DE MAXWELL SIMPLIFICACIONES:
•
1)
$VARIABLE EN EL TIEMPO ! CORRIENTE ELÉCTRICA: # !NO VARIABLE EN EL ESPACIO "
REDUCCIÓN: PROBLEMA TRIDIMENSIONAL ⇒ PROBLEMA UNIDIMENSIONAL
2)
3MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y CONVERSIÓN DE ENERGÍA
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOS
Líneas de flujo magnético Longitud magnética media ! c Sección transversal Ac
i v
+ –
N espiras
CIRCUITO MAGNÉTICO:
•
Núcleo magnético Permeabilidad µ
•
NÚCLEO MAGNÉTICO DE GRAN PERMEABILIDAD ⇒ FLUJO RESTRINGIDO AL NÚCLEO SECCIÓN UNIFORME
4MÁQUINAS ELÉCTRICAS
CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y CONVERSIÓN DE ENERGÍA
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOS
•
EXCITADO POR N ESPIRAS. CORRIENTE DE INTENSIDAD i FUERZA MAGNETOMOTRIZ ≡ ℑ = N·i (A-v)
&A-v# CAMPO MAGNÉTICO ' H $ ! % m "
•
•
•
RELACIÓN H ~ i :
! H " d! = N " i
•
(LEY DE AMPERE)
SI CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME:
! H " d! = H " !
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cMÁQUINAS ELÉCTRICAS
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PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOS
•
RELACIÓN B ~ H ⇒ CARACTERÍSTICA MATERIAL
B ! INDUCCIÓN MAGNÉTICA (T =
B = µH
•
Wb ) 2 m
&H# µ ≡ PERMEABILIDAD MAGNÉTICA $ ! %m"
µ = µ0·µr µ0 =
4! & H # !≡ PERMEABILIDAD DEL VACÍO 7$ m" 10 %
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CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y CONVERSIÓN DEENERGÍA
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOS
µr ≡ PERMEABILIDAD RELATIVA (2000 - 80000)
•
FLUJO MAGNÉTICO ≡ φ (WEBER) RELACIÓN B ~ ! :
•
! s B # dS = " (LÍNEAS CERRADAS)
•
(FLUJO DISPERSO NULO) ⇒ ECUACIÓN ESCALAR φ = B·S
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CIRCUITOS MAGNÉTICOS Y CONVERSIÓN DE ENERGÍA
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOSENTREHIERRO:
NÚCLEO
LÍNEAS DEL FLUJO MAGNÉTICO
EFECTO DE BORDE
•
AUMENTO SECCIÓN DEL ENTREHIERRO VARIOS MÉTODOS EMPÍRICOS PARA CUANTIFICAR TÍPICAMENTE IGNORADO: ÁREA NÚCLEO = ÁREA ENTREHIERRO
•
•
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PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOS
Líneas de flujo magnético Longitud magnética media! c
i v
+ –
g
Entrehierro Permeabilidad µ0 Núcleo magnético Permeabilidad µ
N espiras
! ⇒ ℑ ≡ N·i = Hc·c + Hg·g A
Bc = Bg =
Bg Bc ℑ= c + g µ µ0
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µ >>> µ0
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PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE LOS SIST. ELECTROMAGNÉTICOS
EN TÉRMINOS DE FLUJO: ℑ=φ ℜ ≡ RELUCTANCIA
& 1# ℘ ≡ PERMEANCIA $ = ! % '" !c g +φ =φ·ℜc + φ·ℜg µ0 A c µA c
µ0 > µ0) φ = (N1·i1 + N2·i2)·
µ0 A c g
φ: FLUJO EN EL NÚCLEO RESULTANTE APLICANDO SUPERPOSICIÓN (HIPÓTESIS LINEAL):
•
FLUJO CONCATENADO POR LA BOBINA 1 (≡ λ1):
2 λ1 = N1·φ1 = N1·φ = N1 !
µ0 A c µ A ! i1 + N1·N2· 0 c ! i2 = L11i1 + L12i2 g g
L11: AUTOINDUCTANCIA BOBINA 1 L12: INDUCTANCIA MUTUA ENTRE BOBINAS 1 Y 2
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CIRCUITOS...
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