Fundamentos de maquinas electricas

Tema 1 – FUNDAMENTOS DE LOS CIRCUITOS MAGNETICOS
1.1 MATERIALES MAGNETICOS Y CIRCUITOS MAGNETICOS
Dos temas fundamentales en el análisis y diseño de las máquinas eléctricas.
Los materiales magnéticos están involucrados en el funcionamiento de la mayoría de los
artefactos eléctricos, generadores, motores, instrumentos de medición y transformadores,
como elementos básicos para elestablecimiento de campos magnéticos.
El circuito magnético es el modelo clásico utilizado para analizar el comportamiento de los
materiales magnéticos, caracterizado por la trayectoria cerrada que siguen las líneas de
campo magnético, generalmente dentro de un núcleo magnético.
El análisis y diseño de los dispositivos usados en el proceso de conversión energía de las
máquinas eléctrica, se basa en elestudio de la relación causa  efecto del flujo de energía
asociada entre los circuitos eléctricos y sus respectivos campos magnéticos.
 INTENSIDAD DE CAMPO MAGNETICO: H [AV /m]
Existen dos principios que describen el uso de los campos magnéticos en el estudio de las
máquinas eléctricas:
1. Un conductor que transporta una corriente eléctrica, constante o variable, genera a su
alrededor uncampo magnético (Ley de Ampere).
2. Un campo magnético variable en el tiempo, que atraviesa un bobina, genera en ella una
fuerza electromotriz (f.e.m.) (Ley de inducción de Faraday).
La Ley de Ampere establece la relación causa-efecto entre la corriente ( i ) que circula a través
de una bobina de N vueltas o espiras y el campo magnético ( ) generado. Se asume que el
campo magnético existe en unatrayectoria cerrada o circuito magnético y es caracterizado por
su intensidad de campo magnético ( H ) .

 H  d  F  N i


(1.1)

Donde:

H  intensidad de campo magnético en [AV/m]
i  corriente eléctrica en [A]
F  N i  fuerza magnetomotriz del circuito magnético en [AV]

La f.m.m. (F ) del circuito magnético determina su habilidad para mantener un campo magnético
( ) enuna trayectoria cerrada, similar a lo que ocurre con la fuerza electromotriz (f.e.m.) en un

circuito eléctrico. La relación F   se reconoce como la Ley Hopkinson y se expresa como:
Tema 1 – FUNDAMENTOS DE LOS CIRCUITOS MAGNETICOS - 1

(1.2)

F  R

La intensidad de campo magnético ( H ) es una medida del esfuerzo de la corriente ( i ) para
establecer el campo magnético ( ) .
Ladirección del campo magnético generado por una corriente, se determina aplicando la regla
de la mano derecha y pueden ocurrir dos situaciones prácticas:

i
Figura 1.1
Casos prácticos de
aplicación de la regla de
la mano derecha.

N

S


Corriente a través de
una bobina

Corriente a través de un
conductor simple

 CASOS PRACTICOS DE APLICACIÓN DE LA LEY DE AMPERE
Asumiendo quetodo el flujo magnético ( ) se encuentra dentro del núcleo de hierro (no existe
dispersión de flujo):
- Circuito magnético simple: sin entrehierro:

n

Figura 1.2
Elementos de un circuito
magnético simple (sin
entrehierro).

v
An

- Circuito magnético compuesto: con entrehierro:

n
Figura 1.3
Elementos de circuito
magnético compuesto
(con entrehierro).

v

g

An
Tema1 – FUNDAMENTOS DE LOS CIRCUITOS MAGNETICOS - 2

 FMM TOTAL EN UN CIRCUITO MAGNETICO COMPUESTO
La fuerza magnetomotriz (f.m.m.) se requiere para mantener circulando un flujo magnético ( )
alrededor de una trayectoria cerrada. En un circuito magnético simple (Figura 1.1), si la
intensidad de campo magnético ( H n ) es uniforme, la f.m.m. total se determina como:
F  N i  H n n

(1.3)donde  n es la longitud media de la trayectoria cerrada.
En un circuito compuesto (Figura 1.2), la presencia del entrehierro establece dos valores de
intensidad de campo. Asumiendo que H n y H g , son constantes (uniformes) en las trayectorias
medias  n y  g , respectivamente, la f.m.m. total de determina como:
F  N i   H k k  H n n  H g  g

(1.4)

 DENSIDAD DE FLUJO...