2.lab 2 reactor con un nucleo de hierro

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ENERGÍA

LABORATORIO DE MÁQUINAS ELÉCTRICASTEMA Nº 02

PROFESOR: Ing. Héctor Felipe Cubillas

GRUPO HORARIO: 04L

INTEGRANTES DEL GRUPO:

Orihuela Aguilar Marlon 070866-H De la cruz Martínez César 062103-I Alta Torre Flores César Raul 062828-C Condezo Águila Julio Diaz Quispecahuana David 064245-E Balbin Reynoso Miyagui

CICLO ACADEMICO: 2011-A

BELLAVISTA- 2011

1. Introducción

Experimentalmente se ha comprobado que ciertos materiales, al ser colocados en un campo magnético reaccionan con el campo y lo modifican. Este fenómeno es

Laboratorio de Maquinas Eléctricas 2011

llamado magnetización y los materiales que exhiben esta característica son llamados materiales magnéticos. Estos se pueden clasificar en tres grupos: diamagnéticos paramagnéticos y ferromagnéticos. La mayoría de los aparatos electr5omagneticos se construyendo materiales ferromagnéticos. Estos materiales son aleaciones de hierro y algunos otros metales.

2. Objetivos

Corroborar la teoría Poner en funcionamiento un pequeño reactor Determinar a partir de pruebas experimentales de un reactor con núcleo de

hierro, las características e magnetización de determinado material ferromagnético. Observación del lazo de histéresis dinámico.

3. Equipo a utilizar

Un reactor de núcleo de hierro con sus datos de placa . Un pinza amperimetrica

Un multitester analogico.

Un reostato.

4. fundamento teórico


4.1. Definición de reactor:

Dispositivo que se utiliza en un circuito eléctrico que estabiliza y ajusta corriente de bajo voltaje a corriente de alto amperaje. que a través de una bobina en forma de espira de alambre enrollado almacena energía en forma de campo magnético.

El reactor esta formado por un alambre conductor con el cual se han hecho espiras a manera, en su forma más sencilla, de un resorte.

Si se aplica corriente continua (corriente que no varía con el tiempo) a un reactor, éste se comporta como un corto circuito y dejará pasar la corriente a través de ella sin ninguna oposición.

Pero en el reactor si existe oposición al paso de la corriente, y esto sucede sólo en el momento en que se hace la conexión a la fuente de voltaje y dura por un tiempo muy pequeño (estado transitorio).

Lo que sucede es que en ese pequeño espacio de tiempo corriente esta variando desde 0V hasta su valor final de corriente continua (la corriente varía con el tiempo por un espacio de tiempo muy pequeño)

4.2. La construcción del Núcleo.

El núcleo magnético está formado por laminaciones de acero que tienen pequeños porcentajes de silicio (alrededor del 4%) y que se denominan "laminaciones magnéticos", estas laminaciones tienen la propiedad de tener pérdidas relativamente bajas por efecto de histéresis y de corrientes circulantes.

Están formados por un conjunto de laminaciones acomodadas en la forma y dimensiones requeridas. La razón de usar laminaciones de acero al silicio en los núcleos de las máquinas eléctricas, es que el silicio aumenta la resistividad del material y entonces hace disminuir la magnitud de las corrientes parásitas o circulantes y en consecuencia las pérdidas por este concepto.

4.3. Reactor con Núcleo De Hierro

Un reactor es un dispositivo que genera inductancia para obtener reactancias inductivas. Su construcción consiste en una bobina arrollada sobre un núcleo de material ferro magnético, este núcleo hace que la bobina al s er recorrido por una intensidad de corriente alterna (i) obtenga altas inductancias con dimensiones reducidas tal como se muestra en la siguiente figura:

i

Sabemos que: XL = ωL V N φ e

http://www.unicrom.com/Tut_fuentepoder.asp

http://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asp

http://www.unicrom.com/Tut_corrientecontinua.asp


XL: Reactancia inductiva L: Inductancia. . ω: Frecuencia Angular

A mayor L corresponde mayor XLy a menor L corresponde menor XL

El objetivo es conseguir valores requeridos de X L con dimensiones pequeñas y allí el núcleo ferro magnético ayuda bastante por razones estudiadas en el curso de Máquinas Eléctricas I.

Pero el núcleo ferro magnético introduce fenómenos adicionales tales como las pérdidas por histéresis y corrientes parásitas (Foucalt) y la variación de la inductancia en función del flujo magnético, por lo que en corriente alterna sinusoidal trae consigo numerosas armónicas, la cual exige más análisis principalmente en los transformadores, más aún cuando trabajan en vacío.

4.4. Demostración de la fórmula de la tensión eficaz generada por el flujo magnético sinusoidal.

Cuando a un reactor se le energiza con CA a una tensión V aparece en sus bornes una tensión auto inducida tal como se muestra en la figura:

φ ie

V e N

Por la segunda Ley de Kirchhoff:

V = r ie + e………………………(1)

Donde r es la resistencia interna de los cobres de la bobina y e es la tensión inducida cuyo valor se deduce mediante la ley general de la inducción magnética que dice:

“Si a través de una espira se pasa un campo magnético variable con el tiempo, se induce un voltaje en dicha espira por lo tanto, este voltaje será igual a la derivada respecto al tiempo del flujo que la atraviesa”. Entonces cumplirá:


e = dλ/dt = N(dφ/dt) ……………………(2)

Siendo λ = Nφ = Flujo total que concatena a las N espiras de la bobina. Como r es pequeña se puede despreciar, Luego (2) en (1) tenemos:

r = e = N(dφ/dt) ……………………(3)

Si la energía eléctrica existente es sinusoidal entonces el flujo (φ) producido lo es también. Entonces:

φ = φmax Senωt…………………(4)

Reemplazando (4) en (3)

e = N d(φmax Sen ωt) = Nωφmax Cosωt dte = Nωφmax Cosωt

e = Emax Cosωt

Emax = Nωφmax

Por lo que el valor eficaz de la tensión sinusoidal es:

E = 0.5Emax = 0.5Nωφmax = 0.5 N(2πf)φmax = 4.44Nfφmax

E = 4.44Nfφmax, si φmax = A.Bmax

E = 4.44 NfABmax


4.5. Aplicaciones de un reactor

- En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro

- En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y sola obtener corriente continua en la salida.

5. Cuestionario

5.1. Tomar datos del laboratorio

Se midieron la corriente y el voltaje desde 10 hasta 130V los cuales se muestran en la tabla Nº 1 adjunta

Para g=0mm

V I Cos ∅ W10,12 0 0,5 080,8 0,2 0,6 9,69690,2 0,38 0,7 23,9932

100,3 0,4 0,8 32,096110,1 0,45 0,9 44,5905120,5 0,55 1 66,275130,7 0,6 1,1 86,262140,5 0,7 1,2 118,02

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

20

40

60

80

100

120

140

160

V v/s I

V

http://www.unicrom.com/Tut_lampara_fluorescente.asp


0 20 40 60 80 100 120 1400

20

40

60

80

100

120

140

160

V v/s W

V

Para g=1mm

V I Cos ∅ W

10,1 0,02 0,66 0,13332

50,75 0,03 0,66 1,00485

80,9 0,08 0,66 4,27152

90,9 0,1 0,66 5,9994

100,3 0,15 0,66 9,9297

110,3 0,18 0,66 13,10364

120,1 0,2 0,66 15,8532

130,9 0,21 0,66 18,14274


0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

20

40

60

80

100

120

140

V v/s I

V

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200

20

40

60

80

100

120

140

V v/s W

V


Para g=1.5mm

V I Cos fi w

10,05 0,01 0,75 0,075375

60,43 0,02 0,75 0,90645

80,1 0,03 0,75 1,80225

90,3 0,04 0,75 2,709

100,2 0,05 0,75 3,7575

110,4 0,08 0,75 6,624

120,5 0,1 0,75 9,0375

130,1 0,13 0,75 12,68475

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.140

20

40

60

80

100

120

140

V v/s I

V


0 2 4 6 8 10 12 140

20

40

60

80

100

120

140V v/s W

V

5.2. Explicar las pérdidas que se producen en el entrehierro

Los reactores con núcleo ferromagnetico tienen perdidas de potencia en el hierro que deben ser modeladas


1

5.3. ¿cuántos tipos de reactores conoce? Reactor con núcleo ferromagnetico Reactor con núcleo ferromagnetico y entrehierro Reactor con núcleo no- ferromagnetico

5.4. Calcular los parámetros del reactor

Los parámetros de un rector son 3:

Resistencia de devanado (Rw ) Conductancia (bm ) Susceptancia (gc )


5.5. Dibujar el circuito equivalente

6. Observaciones y conclusiones.

En el laboratorio de máquinas eléctricas hay materiales para solo 3 grupos como máximo.

Es necesario la explicación del docente para un correcto armado del sistema y para la manipulación de los instrumentos de medición a utilizarse.

Trabajar con corriente requiere tomar medidas de precaución tales como: usar bajas corrientes, tener puestos zapatos con aislamiento y tener los ambientes libre de agua.

El reactor del laboratorio posee 20 laminas

7. Recomendaciones:

Tomar medidas de las dimensiones del reactor para los cálculos de la densidad de flujo y la intensidad magnética.

Utilizar los materiales de formas adecuada para tener datos precisos. Interpretar con mayor precisión lo que indique la pinza perimétrica. Graduar con precisión la resistencia en el reostato para medir el voltaje.

8. Bibliografía

Maquinas eléctricas. Capcha Transformadores de potencia de medida y de protección. Enrique Ras Oliva.

Editorial AlfaOmega


Maquinas eléctricas , Stephen J. Chapman Transformadores, Harper. Maquinas eléctricas, Agustín Gutiérrez Paucar.

9. Anexos

Permeabilidad magnética. se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de sí los campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la intensidad de campo magnético existente y la inducción magnética que aparece en el interior de dicho material.Materiales ferromagnéticos. Son aquellos materiales atraen el campo magnético hacia su interior. Son los materiales que "se pegan a los imanes". Esa propiedad recibe el nombre de ferromagnetismo. Ejemplos de ellos son el hierro y el níquel.

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