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Actuadores eléctricos

Actuadores eléctricos
Tema 1.
Materiales y magnetismo

Objetivos de aprendizaje del tema
Al finalizar el tema, serás capaz de:

•

Distinguir los materiales en base a sus propiedades
magnéticas.

•

Analizar un circuito magnético lineal.

•

Describir los conceptos de lazo de histéresis y pérdidas
magnéticas.

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Actuadores eléctricos

Introducción al tema

•
•
•

La permeabilidad de un material es lo que lo define
como magnético o no magnético.
Los materiales no magnéticos tienen una permeabilidad
semejante a la del vacío.
Los materiales magnéticos tienen una permeabilidad de
alrededor de tres órdenes de magnitud mayor que la del
vacío.

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Introducción al tema

•
•
•
•
•Los circuitos magnéticos tienen una analogía en los
circuitos eléctricos. Se pueden representar como tales y
hacer su análisis de manera similar.
Todas las máquinas y actuadores eléctricos están
formadas por circuitos magnéticos, de ahí la importancia
de su estudio y comprensión.
En los circuitos magnéticos, al variar el flujo magnético,
en ellos se producen pérdidas de potencia.
Las pérdidasmagnéticas de un circuito son las pérdidas
por corrientes parásitas y las pérdidas por histéresis.
Las pérdidas por corrientes parásitas son del tipo I R .
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Introducción al tema

•

Las pérdidas por histéresis se producen cuando un
material es forzado a recorrer su lazo de histéresis,
obligando a los dominiosmagnéticos del mismo a
cambiar de dirección.

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Materiales no magnéticos

•

Diamagnéticos: Son repelidos de manera débil en
presencia de un campo magnético. Su permeabilidad es
ligeramente menor que la del vacío. Ejemplos: cobre,
plata y oro.

•

Paramagnéticos: Son atraídos de manera débil en
presencia de un campo magnético. Su permeabilidad es
ligeramente mayor quela del vacío. Ejemplos:
magnesio, molibdeno y litio.

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Actuadores eléctricos

Materiales ferromagnéticos

•

Son fuertemente atraídos en presencia de un campo
magnético.

•

Su permeabilidad es tres órdenes de magnitud mayor
que la del vacío.

•

Materiales ferromagnéticos representativos: hierro,
níquel y cobalto.

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Circuitos magnéticos

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Circuitos magnéticos

•

Densidad de flujo magnético en el núcleo:
B  H 

NI
l

Donde μ es la permeabilidad del material magnético.

•

Flujo del material magnético:
   B  ds  BA 
s

NIA
l

Donde A es el área del material magnético.

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Circuitos magnéticos

•

ɸ también se puede escribir:


NI
 F
l
l
A A

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Circuitos magnéticos
CIRCUITOS ELÉCTRICOS

R resistencia (ohms)

CIRCUITOS MAGNÉTICOS

R reluctancia (ampere-vuelta/weber)
R

l

A

I corriente (amperes)

φ Flujo magnético (weber)

Fem, fuerza electromotriz (volts)

Fmm,fuerza magnetomotriz
(ampere-vuelta)

Ley de Ohm para circuitos
V
eléctricos
I

Ley de Ohm para circuitos
magnéticos
NI



R

R

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Circuitos magnéticos

•

Circuito magnético equivalente en términos de
reluctancia R.
Flujo magnético

R
Reluctancia

F= NI
Fuerza
magnetomotriz

 

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Actuadores eléctricosCircuitos magnéticos

•

Circuito magnético serie-paralelo equivalente en
términos de reluctancia R.

Rc  

Rb
Rg
Ra

Rf



•

Rd

F= NI

Re

n
k 1

 

H k l k  NI

Ley de Kirchhoff para la fmm de un circuito magnético.
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Flujo de dispersión y entrehierro
Núcleo
magnético

Flujo
de
dispersión
Entrehierro 

I
N

Flujo
de
dispersión

 

Un entrehierro es una...