Maquinas electricas, practicando problemas

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA
Marco teórico
Bobinas.  Lo que se define que es una bobina eléctrica es aquella compuesta por un cable de cobre esmaltado enrollado en forma de espiral, a veces puede estar enrollado alrededor de un núcleo ferromagnético o simplemente estar en espiral con un núcleo de aire; donde por sus terminales se hace pasar corriente eléctrica y se crea un flujo electromagnético. 
CA. Una corriente o tensión eléctrica van cambiando en magnitud y en polaridad tal como se puede apreciar en la representación gráfica habitual de una corriente alterna.
Sinusoidal. significa un movimiento que va en una dirección, luego disminuye la velocidad gradualmente, se detiene y cambia en una dirección opuesta, y luego disminuye la velocidad, se detiene y cambia en una dirección original. Este ciclo se repite.
Saturación magnética. La saturación magnética es un efecto que se observa en algunos materiales magnéticos, y se caracteriza como el estado alcanzado cuando cualquier incremento posterior en un campo de magnetización externo H no provoca un aumento en la magnetización del material. Esto se demuestra porque el campo magnético total B tiende a estabilizarse
Histéresis. Fenómeno por el que el estado de un material depende de su historia previa y que se manifiesta por el retraso del efecto sobre la causa que lo produce.
La histéresis es el término que se usa para describir el comportamiento de un sistema en el cual la cantidad de salida depende tanto de los parámetros externos que actúan en el sistema como del estado previo del sistema. Como resultado, incluso cuando las condiciones externas sean idénticas, el sistema aún puede asumir diferentes valores, dependiendo del estado previo.
La histéresis es representada por una curva de histéresis.
Por ejemplo, al aplicar un voltaje a una bobina de transformador por primera vez se magnetiza el núcleo de hierro (curva virgen). Reducir la corriente y, de este modo, la intensidad de campo a 0 y luego cambiar la polaridad hace que la curva pase por los puntos de remanencia (en H=0) y coercividad (B=0) hasta el punto de saturación. Siguiendo un cambio subsecuente en la polaridad, la curva pasa centro simétricamente al punto de magnetización ya descrito.
2.4 Teoría de operación de los transformadores monofásicos reales
Los trasformadores reales son aquellos que si se pueden fabricar teniendo características muy similares a las de un transformador ideal. En un trasformador real se puede explicar con un ejemplo, un transformador que consta de dos bobinas de alambre enrollado alrededor del núcleo, el trasformador primario esta conectado a una fuente de corriente alterna mientras que el secundario esta abierto. El flujo que pasa a través de cada vuelta de la bobina no es el mismo, por lo que la ecuación de un transformador ideal no puede ser aplicada para un transformador real, es por esto que se define un flujo promedio por vuelta:
En relación con el voltaje cuando el flujo esta presente en la bobina primaria del trasformador algunas líneas de flujo abandonan el núcleo de hierro y pasan a través del aire, lo que limita el equilibrio de flujo entre el lado primario y el secundario, este flujo que pasa a través de una bobina y se pierde en el camino se le llama flujo disperso, que, aunque no pasa por el secundario, al final del recorrido vuelve a pasar por el primario.
Corriente de magnetización en un transformador real
Cuando se conecta una fuente de corriente alterna a un trasformador la corriente fluye en el circuito primario sin importar si el secundario esta abierto, siendo esta la que requiere para producir flujo en el núcleo. Las siguientes son características tomadas de la grafica donde se compara la corriente en diferentes momentos:
1. La corriente de magnetización en el transformador no es sinusoidal, los componentes de las frecuencias mas altas en la corriente de magnetización se deben a la saturación magnética en el núcleo del transformador.
2. El componente fundamental de la corriente de magnetización atrasa 90 grados el voltaje aplicado al núcleo.
3. Cuanto mas fuerte sea el proceso de saturación en el núcleo, mayores serán los componentes armónicos.
Aspectos importantes de la corriente de perdidas en el núcleo:
1. La corriente de perdidas en el núcleo es no lineal debido a los efectos no lineales de la histéresis.
2. el componente fundamental de la corriente de perdidas en el núcleo esta en fase con el voltaje aplicado al núcleo.
La corriente de vacío total en el núcleo se llama corriente de excitación en el transformador
La fuerza magnetomotriz neta se calcula del lado primario siendo positiva y del lado secundario siendo negativa
Con las siguientes suposiciones se puede convertir un trasformador real con características de uno ideal
1. el núcleo no debe contener histéresis ni corrientes parasitas
2. la curva de magnetización de tener características similares.
3. El flujo disperso en el núcleo debe ser cero, lo cual implica que todo el flujo en el núcleo une a ambos devanados.
4. La resistencia de los devanados del transformador debe ser cero.
2.5 El circuito equivalente de un transformador
Para la construccion de un modelo exacto del comportamiento de un trnasformador son:
1. Perdidas en el cobre causadas por el calentamiento de los devanados.
2. Perdidas por corrientes parasitas, causadas por el calentamiento resistivo del núcleo.
3. Perdidas por histéresis, función compleja y no lineal del voltaje aplicado al trasformador.
4. Flujo disperso.
Circuitos equivalentes aproximados de un transformador
Determinación de lo valores de los componentes en el modelo de transformador
Se puede obtener una aproximación de los valores de las impedancias de las resistencias con una prueba de cortocircuito y de circuito abierto.
En la prueba de circuito abierto se deja abierto el devanado secundario del transformador y su devanado primario se conecta a una línea de voltaje pleno, todo el voltaje de entrada cae a través de la rama de excitación. Se mide el voltaje de entrada y la potencia de entrada al trasformador. Con esta medición se determina el factor de potencia de la corriente de entrada, por lo tanto, la magnitud y el Angulo de la impedancia de excitación.
Se puede determinar la impedancia en serie total referida al lado de alto voltaje por medio de esta técnica.
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