Tecnico
Páginas: 19 (4645 palabras)
Publicado: 17 de octubre de 2012
UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
Circuitos Magnéticos y Transformadores Prácticas de Laboratorio
PRÁCTICA 1 LA BOBINA REAL CON NÚCLEO DE HIERRO
ANGEL RAMOS GÓMEZ
Versión 2 Diciembre de 2010
UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID Departamento de Ingeniería Eléctrica
Indice
1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
2.INTRODUCCIÓN TEÓRICA 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. Circuito equivalente de una bobina real con núcleo de hierro Flujo magnético creado al aplicar tensión a una bobina Influencia del circuito magnético en la inductancia de la bobina Pérdidas de los circuitos ferromagnéticos Curva de magnetización de los materiales ferromagnéticos Corriente consumida por una bobina real con núcleo de hierro
3.
DESARROLLODE LA PRÁCTICA 3.1. Cálculo de parámetros y comprobación de propiedades de la bobina de núcleo de hierro 3.2. Fenómenos de histéresis y saturación de un circuito magnético
4.
TIEMPOS PREVISTOS PARA LA PRÁCTICA
5.
EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
HOJA DE RESULTADOS
Laboratorio de Circuitos Magnéticos y Transformadores Práctica 1 – La bobina real con núcleo de hierro
Página 2 de 17 UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID Departamento de Ingeniería Eléctrica
1.
OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
Los principales objetivos de la Práctica 1 son: Identificar y calcular los parámetros de una bobina real con núcleo de hierro Analizar las propiedades de las bobinas reales con núcleo de hierro: o Dependencia del coeficiente de autoinducción de la bobina con el número de espiras y el grado desaturación del circuito magnético Verificar que para unas mismas condiciones de inducción magnética: La inductancia es proporcional al cuadrado del número de espiras La resistencia de pérdidas en el hierro varía con el cuadrado del número de espiras Las pérdidas en el hierro son constantes o Verificar que para un mismo número de espiras: La resistencia de pérdidas en el hierro es constante Laspérdidas en el hierro varían con el cuadrado de la tensión aplicada Observar los fenómenos de histéresis y saturación de los circuitos magnéticos
o
Laboratorio de Circuitos Magnéticos y Transformadores Práctica 1 – La bobina real con núcleo de hierro
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UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID Departamento de Ingeniería Eléctrica
2. 2.1.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA Circuito equivalentede una bobina real con núcleo de hierro
A diferencia de las bobinas con núcleo de aire, una bobina con núcleo de hierro produce una serie de pérdidas en el circuito magnético, por lo que su factor de potencia no es nulo. Por ello, una bobina real con núcleo de hierro se puede representar por medio de una resistencia y una inductancia en paralelo.
Figura 1: Circuito equivalente de una bobinareal con núcleo de hierro
La resistencia del circuito equivalente se obtendrá a partir de la potencia activa consumida por la bobina cuando se aplica una tensión sobre la misma: RFe = U2ef / PFe (1)
El factor de potencia de la bobina se calculará como el cociente entre la potencia activa y la potencia aparente consumidas por la bobina: cos ϕ = PFe / (Uef · Ief) (2)
La inductancia delcircuito equivalente se obtendrá dividiendo la tensión aplicada entre la corriente que circula por dicha inductancia: Xµ = Uef / (Ief · sen ϕ) = 2π · f · L (3)
siendo ϕ el desfase entre la tensión aplicada y la intensidad que circula por la bobina, que se obtiene a partir de (2).
2.2.
Flujo magnético creado al aplicar tensión a una bobina
Según se expuso en las clases de teoría de CircuitosMagnéticos y Transformadores, al aplicar una tensión de alimentación a una bobina, se crea un flujo magnético según establece la ley de Faraday: u = N · dφ/dt (4)
En el caso de aplicar una tensión de corriente alterna sinusoidal, y teniendo en cuenta la relación entre el flujo y la inducción magnética en un circuito ferromagnético, se puede deducir fácilmente que: Uef = 4,44 · f · N · φ =...
Circuitos Magnéticos y Transformadores Prácticas de Laboratorio
PRÁCTICA 1 LA BOBINA REAL CON NÚCLEO DE HIERRO
ANGEL RAMOS GÓMEZ
Versión 2 Diciembre de 2010
UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID Departamento de Ingeniería Eléctrica
Indice
1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
2.INTRODUCCIÓN TEÓRICA 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. Circuito equivalente de una bobina real con núcleo de hierro Flujo magnético creado al aplicar tensión a una bobina Influencia del circuito magnético en la inductancia de la bobina Pérdidas de los circuitos ferromagnéticos Curva de magnetización de los materiales ferromagnéticos Corriente consumida por una bobina real con núcleo de hierro
3.
DESARROLLODE LA PRÁCTICA 3.1. Cálculo de parámetros y comprobación de propiedades de la bobina de núcleo de hierro 3.2. Fenómenos de histéresis y saturación de un circuito magnético
4.
TIEMPOS PREVISTOS PARA LA PRÁCTICA
5.
EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA
HOJA DE RESULTADOS
Laboratorio de Circuitos Magnéticos y Transformadores Práctica 1 – La bobina real con núcleo de hierro
Página 2 de 17 UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID Departamento de Ingeniería Eléctrica
1.
OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
Los principales objetivos de la Práctica 1 son: Identificar y calcular los parámetros de una bobina real con núcleo de hierro Analizar las propiedades de las bobinas reales con núcleo de hierro: o Dependencia del coeficiente de autoinducción de la bobina con el número de espiras y el grado desaturación del circuito magnético Verificar que para unas mismas condiciones de inducción magnética: La inductancia es proporcional al cuadrado del número de espiras La resistencia de pérdidas en el hierro varía con el cuadrado del número de espiras Las pérdidas en el hierro son constantes o Verificar que para un mismo número de espiras: La resistencia de pérdidas en el hierro es constante Laspérdidas en el hierro varían con el cuadrado de la tensión aplicada Observar los fenómenos de histéresis y saturación de los circuitos magnéticos
o
Laboratorio de Circuitos Magnéticos y Transformadores Práctica 1 – La bobina real con núcleo de hierro
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2. 2.1.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA Circuito equivalentede una bobina real con núcleo de hierro
A diferencia de las bobinas con núcleo de aire, una bobina con núcleo de hierro produce una serie de pérdidas en el circuito magnético, por lo que su factor de potencia no es nulo. Por ello, una bobina real con núcleo de hierro se puede representar por medio de una resistencia y una inductancia en paralelo.
Figura 1: Circuito equivalente de una bobinareal con núcleo de hierro
La resistencia del circuito equivalente se obtendrá a partir de la potencia activa consumida por la bobina cuando se aplica una tensión sobre la misma: RFe = U2ef / PFe (1)
El factor de potencia de la bobina se calculará como el cociente entre la potencia activa y la potencia aparente consumidas por la bobina: cos ϕ = PFe / (Uef · Ief) (2)
La inductancia delcircuito equivalente se obtendrá dividiendo la tensión aplicada entre la corriente que circula por dicha inductancia: Xµ = Uef / (Ief · sen ϕ) = 2π · f · L (3)
siendo ϕ el desfase entre la tensión aplicada y la intensidad que circula por la bobina, que se obtiene a partir de (2).
2.2.
Flujo magnético creado al aplicar tensión a una bobina
Según se expuso en las clases de teoría de CircuitosMagnéticos y Transformadores, al aplicar una tensión de alimentación a una bobina, se crea un flujo magnético según establece la ley de Faraday: u = N · dφ/dt (4)
En el caso de aplicar una tensión de corriente alterna sinusoidal, y teniendo en cuenta la relación entre el flujo y la inducción magnética en un circuito ferromagnético, se puede deducir fácilmente que: Uef = 4,44 · f · N · φ =...
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