Pérdidas Magnéticas

Las perdidas de los circuitos eléctricos de las maquinas eléctricas surgen fundamentalmente como resultado de la variación periódica del campo magnético con el tiempo.

Con el fin de disminuir estas pérdidas se recurre a la división del circuito magnético en circuitos magnéticos eléctricamente aislados. En este caso, la sección efectiva necesaria del circuito magnético se forma como la suma de las secciones de los circuitos magnéticos elementales (laminas ferromagnéticas aisladas de uno u otro espesor). El espesor de las laminas y el material, del cual estas laminas se fabrican, se eligen en dependencia de la frecuencia de remagnetización.

Las frecuencias de remagnetización en el estator y en el rotor coinciden con las frecuencias de las corrientes en los devanados correspondientes, en el caso general no son iguales (

ω

₁

≠ω

₂)1_{). Como ya se vio en el acápite 2.4, en las maquinas} asíncronas la relación entre las frecuencias depende de la frecuencia de rotación, y por consiguiente la elección del espesor de las laminas de los circuitos magnéticos debe realizarse para la frecuencia de rotación nominal. Para alcanzar la distribución uniforme del flujo magnético por la sección de la lamina y obtener perdidas magnéticas admisibles, al aumentar la frecuencia hay que disminuir el espesor de las laminas y pasar a la utilización de aceros para transformadores acerados. La máquina de corriente alterna, en su variante más común posee dos devanados, uno de ellos esta situado en las ranuras del circuito magnético del estator, y el otro, en las ranuras del circuito magnético del rotor. Si los de los devanados se disponen en las ranuras de un mismo circuito magnético, entonces existen simultáneamente dos campos magnéticos, que varían con distintas frecuencias

ω

₁ y

ω

₂.

Con bastante frecuencia, sobre todo en los rotores mecánicamente tensados, los circuitos magnéticos se hacen macizos de piezas de ACRO forjadas o de acero fundido (a veces de hierro colado), como es el caso de los rotores en los motores jaula de ardilla.

Al analizar la variación del campo, que origina entre otras cosas las perdidas magnéticas, encontraremos que existen dos tipos de respuestas a estas variaciones, llamadas remagnetizaciones.

a) Cuando las líneas del campo están siempre dirigidas en sentido radial y el campo varía periódicamente solo por su valor se llama remagnetización pulsatoria (o alterna). El vector de inducción en el caso de remagnetización pulsatoria. b) Cuando el campo permanece continuo y varía únicamente de dirección, el

vector de inducción de semejante campo magnético gira con una velocidad angular

ω

=2

π

/ con respecto a la culata, conservando su valor, lo que permite llamar a esta forma de variación del campo remagnetización giratoria.

a

Es con estas nociones que se procede a calcular las pérdidas magnéticas. En forma específica, al calcular las perdidas magnéticas debido a las inductancias mutuas y a las pérdidasmagnéticas en los elementos que se remagnetizan de las maquinas eléctricas, montados de chapas aisladas de acero para transformadores, hay que tener en cuenta el carácter de la remagnetización de estos elementos (remagnetización pulsatoria o rotativa), el aumento de las perdidas esta relacionada con los factores tecnológicos (fabricación), así como con distintas formas de pérdidas magnéticas adicionales.

El método convencional para calcular las pérdidas magnéticas en los elementos de los circuitos magnéticos es a partir de las pérdidas totales registradas en un kilogramo de masa del material de1 circuito magnético (estator o rotor), es decir 1 Kg. de masa de acero en chapa durante la remagnetización pulsatoria, a una frecuencia de 50 Hz y una inducción de 1 Tesla, medidas con ayuda del aparato de Epshtein. Estas pérdidas se llaman pérdidas especificas para al inducción de 1 T y se designan 50 / 0 . 1

P

W/kg. Las pérdidas especificas para otras frecuencia e inducciones

(B≤1,6T)

se determinan por la fórmula de conversión siguiente:

= Pmag

P

1.0/50 , 2 3 , 1 50f ⎟⎠ B ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ (2.44)

donde f debe encontrarse en el intervalo de 40 a 60 Hz.

Como es sabido, es posible emplear las relaciones, por las cuales las pérdidas por histéresis son proporcionales a la frecuencia y las pérdidas por corrientes parásitas (junto con las pérdidas adicionales) son proporcionales al cuadrado de la frecuencia, si f varía en una rango mayor.

= Pmag , 50 50 1 2 2 2 B f B ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +

σ

ε

(2.45)

donde son las pérdidas especificas por corrientes parásitas de histéresis para

. 50

1Tyf Hz

σ

. Las pérdidas especificas en las chapas de acero para transformadores se miden en condiciones determinadas:

a) Con un aislamiento ideal entre las chapas

b) Con el recogido obligatorio del acero después del tratamiento mecánico (el corte del acero con ayuda de tijeras o del estampado), para la variación sinusoidal de la inducción. En las construcciones reales de las máquinas eléctricas las chapas de acero, después del tratamiento mecánico, no son recocidas, lo que aumenta las pérdidas de histéresis.

El incremento de las pérdidas magnéticas en los elementos de los circuitos magnéticos de las máquinas a causa de los defectos de fabricación y la imperfección en la tecnología misma se toma en consideración con los coeficientes tecnológicos de aumento de las perdidas.

Al calcular las pérdidas de algunos elementos del circuito magnético hay que tener en cuenta también que la inducción durante la remagnetización pulsatoria varía no sinusoidalmente (al medir las pérdidas con ayuda del aparato de Epshtein la inducción varía sinusoidal mente).

Para las máquinas de inducción rotatorias «las pérdidas magnéticas se determinan por la inducción del campo magnético de inducción mutua y del flujo magnético el cual es proporcional a la tensión de la máquina, y casi no depende de la corriente. En consecuencia, las pérdidas magnéticas son proporcionales al cuadro de la tensión de la maquina y casi no varían al variar las corrientes en los devanados.

Las pérdidas debidas a la remagnetización de los circuitos magnéticos por los campos de dispersión de los devanados son proporcionales al cuadrado de la corriente. Estas pérdidas pertenecen a la categoría de pérdidas adicionales de carga, que dependen de la corriente de carga.

In document LB Maquinas Asincronas (página 49-52)