UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LABORATORIO DE MAQUINAS 1
EL CICLO DE HISTERESIS Y EL INDUCTOR CON NÚCLEO DE HIERRO 1.-OBJETIVOS • •
•
Determinar experimentalmente el lazo de histéresis del núcleo; Determinar experimentalmente la curva de magnetización del núcleo del inductor. Determinar experimentalmente los parámetros de un inductor. Determinar experimentalmente las perdidas magnéticas del núcleo
2.- INTRODUCCIÓN A medida que el material se somete a una intensidad de campo magnético H en aumento, la densidad de lu!o " tam#ién crece hasta que el material se satura. $#serve la curva a# de la igura igura #%. Ahora #ien, si gradualmente gradualmente la corriente se reduce a &, la densidad de lu!o " a lo largo del núcleo no regresa a & sino que retiene retiene cierta intensidad magnética, magnética, como muestra la curva #c. 'a pérdida pérdida de la restitución magnética se conoce como histéresis. Histéresis es el retraso de la magnetización con respecto a la intensidad del campo magnético. 'a única orma de regresar a cero la densidad de lu!o " en el anillo consiste en invertir el sentido de la corriente que lu(e por el devanado. )ste procedimient procedimiento o origina origina la intensidad intensidad magnética magnética H en sentido sentido opuesto, opuesto, como indica la curva cd. *i la magnetización continúa incrementándose en sentido negativo, el material inalmente se satura de nuevo con una polaridad invertida. +éase la curva de. *i se reduce otra vez la corriente a cero ( luego se aumenta en el sentido positivo, positivo, se o#tendrá o#tendrá la curva e#. 'a curva completa completa se llama llama ciclo de histéresis. histéresis. )l área encerrada por el ciclo de histéresis es una indicación de la cantidad de energa que se pierde al someter un material dado a través de un ciclo completo de magnet magnetiza ización ción.. )l rendimi rendimient ento o de muchos muchos dispos dispositi itivo vo electr electroma omagné gnétic ticos os depende de la selección de materiales magnéticos con #a!a histéresis. -or otro lado, los materiales que se requiere que permanezcan #ien magnetizados de#erán presentar una gran histéresis.
3. MATERIALES Y EQUIPOS
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egulador tensión
de
monoásica /variac% 00& +, 1 A 2 3nductores dierentes de4 00& +, 55& +, 1& +. 5 Ampermetro de c.a. 1 A 5 +oltmetro de c.a. de 2&&+ 5 +atmetro 1 A, 2&& + 5 6recuencmetro de 00& + 5 $sciloscopio 5 -uente 7heastone 5 eóstato o resistencia de 89&& :, &.1 A 5 eóstato o resistencia de 55 :, 1 A 0 apacitores de 5& <6, 2&& + 5 =ultitester para veriicación circuitos 5 >it de ca#les lexi#les A7? 58 ó 0.1 mm0
4. PROCEDIMIENTO a) Determinación práctica el lazo de histéresis del núcleo4 =ontar el circuito de la ig.0, teniendo cuidado con las conexiones ( las escalas de la se@al de tensión del osciloscopio.
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Bna vez veriicado el monta!e del circuito por el instructor, alimentar el circuito con el regulador de tensión haciendo variar lentamente las tensiones desde & voltios hasta el valor nominal. A tensión nominal copiar o capturar la imagen del lazo del histéresis considerando sus escalas de sus respectivos e!es. otule la imagen con el tipo de inductor ensa(ado.
b) Determinar experimentalmente la curva de magnetización, perdidas del núcleo ( parámetros del inductor4 montar el circuito de la ig.2 ( realizar lo siguiente4
*eleccionar un inductor para esta prue#a teniendo en cuenta su tensión nominal ( medir la resistencia del #o#inado con el puente 7heastone. C veriicar su aislamiento eectivos entre el #o#ina ( núcleo.
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esistencia de #o#ina esistencia de aislamiento "o#ina ( núcleo.
Bna vez veriicado el monta!e del circuito por el instructor, alimentar el circuito con el regulador de tensión haciendo variar lentamente las tensiones desde & voltios hasta 50&E del valor nominal. Fomando un !uego de 50 lecturas de los instrumentos.
N0
Amperímetro div Ci
1
1G
A 55&& 0.57
Voltímetro div Cv 50&
2
2J
55&&
0.3
55&
3
0I
55&&
0.2"
5&&
4
59
55&&
0.1!
J&
5
52
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0.13
9&
"
5&
55&&
0.10
G&
7
95
&.22&& 0.0!
I&
!
IG
11
10
81
11
28
12
08
1 &.22&& 0.0" 7 &.22&& 0.05 5 &.5151 0.04 & 5 &.5151 0.03 & 4 &.5151 0.02 & 4
1& 8& 2& 0& 5&
2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 &
V 240
Vatímetro div CW 55
0
W 22
220
J
0
1!
I&
200
9
0
1"
I&
1!0
I
0
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I&
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I&
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2
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I&
100 !0 "0 40 20
5. C$%&'(NA*( +A*A ,A -(&C$&(N -% *%&$,'A-& 4
Frec. Hz I&
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5.1. %/plie el circito empleado para la captrar e/perimetal de la imae del lazo de it6rei.
)l circuito empleado consta de una resistencia en serie con un condensador ( como carga una #o#ina con una resistencia )n donde al suministrar corriente directa a una determinada tensión se orma la curva de magnetización o ciclo de histéresis que se muestra atravez del canal uno del osciloscopio.
5.2. Como e/plica $d. lo valore dierete de corriete de e/citaci8 para la tei8 omial del idctor. *egún nuestra graica Ko 5 vemos que a medida que aumenta la tensión en el inductor, aumenta la corriente que pasa a travez del inductor. -or lo que se puede concluir que la tensión es directamente proporcional a la corriente. )n el circuito 5 se vio la orma de onda de la corriente de excitación en donde comparándola con tensión de entrada, tiene un parecido pero de amplitud menor ( posee picos #ien nota#les.
5.3. %/plie por6 e9 la le: de Farada: la tei8 idcida e proporcioal a ; coiderado e el ϕe directamete proporcioal co la corriete de e/citaci8. 5
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*a#emos que la tensión del inductor para K vueltas de alam#re es4
-or lo que vemos dLdt es la tasa de variación temporal del lu!o magnético L que es directamente proporcional a la tensión inducida. uando un volta!e es generado por una #atera, o por la uerza magnética de acuerdo con la le( de 6arada(, este volta!e generado, se llama tradicionalmente uerza electromotriz o em. 'a em representa energa por unidad de carga /volta!e%, generada por un mecanismo ( disponi#le para su uso, donde4
6emMKN3 )n donde la corriente electromotriz.
depende directamente proporcional
de la uerza
5.4. 'ablar todo lo valore reitrado e la e/periecia de medici8 de p6rdida del 9cleo : calclar el actor de potecia e/perimetal. 'razar o raicar la crva caracterítica de V v ( : W v $ e ecala adecada o e papel milimetrado. N0
Amperímetro div Ci
1
1G
A 55&& 0.57
Voltímetro div Cv 50&
2
2J
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0.3
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0.2"
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4
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0.1!
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5
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0.13
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0.10
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7
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1 &.22&& 0.0" 7 &.22&& 0.05
1& 8&
2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 & 2&&51
6
V 240
Vatímetro div CW
Frec. Hz
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W 22
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J
0
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200
9
0
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I&
100 !0
I&
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10
81
11
28
12
08
&.5151 & &.5151 & &.5151 &
5 0.04 5 0.03 4 0.02 4
2& 0& 5&
& 2&&51 & 2&&51 & 2&&51 &
"0 40 20
'as curvas están graicadas en el papel milimetrado
5.5. ,a crva caracterítica trazada e repreeta cada a de ella> e/plie. 'a primera graica representa la variación de tensión en unción de la corriente (a que a medida que disminuimos la tensión de 08& v hasta 0& v Disminu(e proporcionalmente nuestra corriente. 'a segunda graica muestra la relación de tensión en unción de la potencia activa (a que mientras tengamos ma(or tensión ma(or será nuestra potencia activa
5.". Calclar lo par?metro del idctor a tei8 omial : dib@e el circito eivalete del idctor : e/plie e repreeta cada o de lo elemeto e la pr?ctica.
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-ara la tensión nominal de +KM00&v tenemos una corriente de 3M&.2JA C potencia activa de 597 a una recuencia de I& Hz. Datos4 +KM00&+ 3M&.2JA 6MI&Hz 7M59O
7. CNC,$&(N%& B&%*VAC(N%&
Determinamos experimentalmente el lazo de histéresis del núcleo por medio del osciloscopio ( con un circuito que consta#a de capacitores e inductores.
*e determinó de manera experimental los parámetros del inductor con los datos tomados como corriente volta!e ( potencia activa.
?raicamos la tensión versus la corriente ( la tensión versus potencia activa en donde se vio la dependencia del uno al otro.
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A medida que la corriente del primario decreca en la práctica, la intensidad de lu!o tam#ién lo haca.
)n el trazado de la curva de histéresis en el osciloscopio se vio que tena un área peque@a por lo se considera el material del entrehierro mu( #lando.
-ara calcular la densidad de lu!o era necesario considerar el historial magnético del transormador por lo que no se pudo determinar (a que no tenemos el historial del transormador.
!. B(B,(*AF(A
=aquinas )léctricas Fomo 3 DA3$ "3)'A "3AKH3 >$*F)K>$ Fomo 33 "HA? ?BB =APB3KA* )')F3A* C FAK6$=AD$)*
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