Laboratorio Nº 01: EL REACTOR CON NÚCLEO DE HIERRO Ing. Palma García, Modesto Tomas -
[email protected] Ing. Gutiérrez Paucar, Agustín -
[email protected] Facultad de Ingeniería Ingeniería Eléctrica Eléctrica y Electrónica, Electrónica, Universidad Universidad Nacional de Ingeniería Ingeniería
Anthony Chavez campos 20121222I –
[email protected] Lima, Perú
INTRODUCCIÓN
En el presente informe data acerca de la experiencia realizada con el REACTOR CON NÚCLEO DE HIERRO, observaremos diferentes caracteristicas propias así también t ambién encontraremos gráficas relacionadas al material magnético utilizado.
OBJETIVO
I.
C. R esiste si stenci ncia a de 60Ω
El laboratorio de acuerdo a los experimentos que realizaremos tiene por finalidad primordial.
Obtención de la característica B-H Observación del lazo de histéresis Forma de onda de la corriente en el reactor con y sin entrehierro Separación de pérdidas del núcleo (Histéresis y Foucault o corrientes parásitas)
D . R eostato ostato var var i able able de 4.5Ω
EQUIPOS A UTILIZAR
II. A.
E l R eactor eactor de núcleo de hie hi er r o de de forma forma U-I de 250 250 espir spir as E . C onde ondensador nsador de 20Uf 20U f
B . Autot Autotransfo ransforma rmad dor 1∅ de 220V y 10Amp F . Multíme Multímettro dig ital ital fluke .
G. Multímetro de 150V
La siguiente figura muestra algunas formas de curva de magnetización para distintos materiales usados en la construcción de maquinas eléctricas.
H . Amperí metro de pinza A C dig ital de 5Amp
I.
Vatímetro de 120W(Y E W) C. F lujo magnético( ∅ ) Es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie donde actúa y su ángulo de incidencia.
D. Densidad de fluj o magnético (B) J.
Osciloscopio con dos puntas de prueba con acceso vertical y hori zontal.
Es el flujo magnético por unidad de área, su unidad en el SI es el tesla(T). En las máquinas eléctricas, se tiene la siguiente relación. = .
III.
MARCO TEÓRICO
Para comprender el funcionamiento de este tipo de maquina eléctrica estática como es el REACTOR DE NUCLEO DE HIERRO, debemos conocer algunos conceptos básicoas la cual nos ayudarán a comprender sus diferentes caracteristicas.
Donde: : Áre magnética de sección transversal : Densidad de flujo máximo : Número de espiras de la máquina eléctrica : Voltaje aplicado a la máquina : Frecuencia de trabajo del reactor con núcleo de hierro
E . Permeabilidad magnética(µ) Es la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de si los campos magnéticos, matemáticamente se escribe: =
A. Magnetismo El magnetismo es un fenómeno físico cuya caracteristica es ejercer fuerza sobre otros materiales de caracteristicas magnéticas como el niquel, hierro, cobalto y sus aleaciones.
B. Materi ales ferromagnéticos El ferrromagnetismo es un fenómeno físico en el que se produce un ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Las propiedades magnéticas de un material lineal, homogéneo e isótropo se definen en función del valor de la susceptibilidad magnética , el cual representa la proporcionalidad entre la magnetización M y la intensidad de campo magnético H de acuerdo con la siguiente ecuación. = ∗
F . Reactor con nucleo de hierro Es un dispositivo que genera inductancia para obtener reactancias del tipo inductivas. Su construcción consiste en una bobina arrollada sobre un núcleo de material ferromagnético, este núcleo hace que la bobina al ser recorrido por una intensidad de corriente alterna obtenga altas inductancias con dimensiones reducidas tal como se muestra en la siguiente figura:
: Reactancia inductiva
: Inductancia : Frecuencia angular
El objetivo es conseguir valores requeridos de , con dimensiones pequeñas y ahí el núcleo ferromagnético ayuda bastante. No obstante el núcleo ferromagnético introduce fenómenos adicionales como lo son las pérdidas por HISTÉRESIS y FOUCAULT así como tambien la variación de la inductancia en función del flujo magnético, por lo que en corriente lterna sinusoidal trae consigo numerosas armónicas, la cual exige mayor análisis principalmente en los transformadores.
Sin entrehierro; variar la tensión de alimentación desde 10V hasta 120V y tomar la lectura de los instrumentos respectivos. Con entrehierro; variar la tensión de alimentación desde 10V hasta 40V y tomar la lectura de los instrumentos. Tomar datos de las dimensiones físicas del núcleo: sección transversal y longitud media.
B. Separación de pérdidas
Circuito a emplear
G. Lazo de histéresis Cuando un material ferromagnético, sobre el cual ha estado actuando un campo magnético cesa la aplicación de éste, dicho material no anula completamente su magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual (imanación remanente (). Para desimantarlo será necesario la aplicación de un campo contrario al inicial, la explicación anterior es denominado fenómento de HISTERESIS que quiere decir inercia o retardo.
Utilizando un grupo convertidor que suministre tensión y frecuencia variable, alimentar el circuito para 2 o 3 valores tal que la división V/f sea constante.
C. Observación del lazo de histéresis y forma de onda de la corr iente en el reactor.
Disponer del siguiente circuito
.
IV.
PROCEDIMIENTO
A. Obtención de la caracteristica B-H
Circuito a utilizar
Antes de energizar el circuito, el cursor del autotransformador deberá estar en la posición cero.
Sin entrehierro: variar la tensión de salida del autotransformador a 40, 80 y 120V y observar como varía la forma del lazo de histéresis sobre la pantalla del osciloscopio Con entrehierro: variar la tensión de salida del autotransformador a 20 y 40V y observar como varía la forma del lazo de histéresis CORRIENTE EN EL REACTOR En el circuito anterior aplicar a las placas verticales y tierra la tensión a través de la resistencia variable de 4.5ohm y observar la forma de onda de la corriente del reactor con y sin entrehierro, para los diferentes valores de tensiones indicados lineas arriba.
SIMULACIÓN
V.
VI.
BIBLIOGRAFÍA
Circuito para observar la curva B-H [1]
XWM1 XMM1
XMM2
V
vatímetro
I
[2]
V1
[3]
L1
120 Vrms 60 Hz 0°
Circuito a utilizar para separación de pérdidas
XWM1 XMM2 XMM1 V
vatímetro
I
XFG1
L1 1H
reacto
Circuito a utilizar para observar el lazo de histéresis y la forma de onda de la corriente en el reactor XSC1
Ext Trig + _ B
A +
_
+
_
XWM1 XMM1
XMM2
4.5Ω
V
K ey =A
I
50 %
R2 C1 20µF reactor
V1 120 Vrms 60 Hz 0°
R1 60.4kΩ
Fuente del navegador https://es.wikipedia.org/wiki/Magnetismo https://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis https://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3% A9tico
1H reactor
g enerador de funs ion y frecuenci a vari able
Máquinas Eléctricas Estáticas – Teoría y problemas por M. Salvador G. - Salvador Editores – Serie Habich Teoría y análisis de Máquinas Eléctricas Agustín Gutiérrez Páucar
L2 100mH Key=A
100 %
