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Inducción electromagnética en un
vaso de aluminio
Inducción Electromagnética
Factores que influyen en la magnitud de una fem inducida
Dentro de la fuerza electromotriz inducida, los factores que influyen en la magnitud son:
La velocidad de movimiento del cable La fuerza del campo magnético La longitud de la parte del cable sometida al campo magnético
Dirección de la corriente inducida
Según la Ley de Lenz, la corriente inducida influirá en una dirección tal que por medio de su campo magnético se opondrá al movimiento del campo magnético que la produce. Al mover una espira circular hacia arriba rápidamente en un campo magnético, la dirección de la corriente inducida será en sentido de las manecillas del reloj. Al retirar la espira del campo magnético, se requerirá aplicar una fuerza debido a que la espira adquiere cierta resistencia.
Bobina de inducción
La bobina de inducción es básicamente un transformador que funciona con corriente directa. Consiste en unas cuantas espiras primarias arrolladas sobre un núcleo de hierro y muchas espiras secundarias devanadas alrededor de las primarias. La corriente de una batería magnetiza el núcleo, de manera que atrae a la armadura del vibrador y abre el circuito a intervalos periódicos. Cuando se abre el circuito, el campo se anula y una gran fem es inducida en la bobina secundaria, produciéndose así una chispa en las terminales de salida. El capacitor C conectado en paralelo con el vibrador crea o eleva la baja tensión de la batería a miles de voltios, lo cual es necesario para crear la chispa eléctrica en la bujía.
Conversión de un generador de CA a CD y de CA a motor de
CA
Un generador simple de CA se puede convertir fácilmente en un generador de CD sustituyendo los anillos colectores por un conmutador de anillo partido.
Para convertir un generador de CA en un motor de CA, la corriente en el motor originará un momento de torsión aparte y así tener más corriente eléctrica que fue generada por la espira en sólo un receptor.
Arranque de un motor eléctrico
Al momento de iniciar el arranque, la velocidad del motor eléctrico es nula, entonces el deslizamiento tiene el valor de 1, es decir que la corriente que demanda el motor es varias veces superior a la asignada, lo cual provoca caídas de tensión en cualquier instalación que esté alimentada al motor.
Tipos de motores de CD
Para operar un malacate utilizado para levantar objetos pesados, se debe usar un motor compuesto, ya que el devanado está dividido en dos partes, una de ellas se conecta en serie con la armadura y la otra parte se conecta en paralelo, proporcionando un par elevado sin reducción de velocidad. Para operar un ventilador eléctrico si se desea que el momento de torsión sea uniforme a altas rapideces, se debe usar un motor monofásico de fase partida.
Cálculo de la fem inducida
Se utiliza la fórmula: ℰ = -N∆Φ/∆t
Donde: - ℰ es la fem inducida - N es el número de vueltas de la bobina - ∆Φ es la variación del flujo magnético - ∆t es el tiempo en el que ocurre la variación del flujo
Cálculo de la frecuencia y fem máxima en generadores de
CA
Se utilizan las fórmulas: ℰmáx = 2πfNBA f = ℰmáx / (2πNBA)
Donde: - ℰmáx es la fem máxima - f es la frecuencia de rotación - N es el número de vueltas de la bobina - B es la densidad de flujo magnético - A es el área de la bobina
Fuerza contraelectromotriz en motores de CD
La fuerza contraelectromotriz (ℰb) se calcula como: ℰb = V - IR
Donde: - V es el voltaje aplicado - I es la corriente que circula por el motor - R es la resistencia de la armadura del motor
La corriente de arranque se calcula como: Io = V/R
Despejando 𝐼𝑠, tenemos:
𝐼𝑠 = (𝐼𝑝 * 𝐸𝑝) / 𝐸𝑠 𝐼𝑠 = (1.00 𝐴 * 10000 𝑉) / 500 𝑉 𝐼𝑠 = 20 𝐴
Un transformador elevador con una eficiencia
del 95% tiene 80 espiras primarias y 720
secundarias. Si la bobina primaria consume
una corriente de 20 A a 120 V, ¿cuáles son la
corriente y el voltaje en la bobina secundaria?
Datos
Solución
La relación entre el voltaje primario (ℰ𝑝) y el voltaje secundario (ℰ𝑠) de un transformador está dada por:
ℰ𝑝 / ℰ𝑠 = 𝑁𝑝 / 𝑁𝑠
Despejando ℰ𝑠, tenemos:
ℰ𝑠 = (𝑁𝑠 / 𝑁𝑝) * ℰ𝑝 ℰ𝑠 = (720 / 80) * 120 𝑉 ℰ𝑠 = 1080 𝑉
Dado que el transformador tiene una eficiencia del 95%, la potencia de entrada (𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎) y la potencia de salida (𝑃𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎) están relacionadas por:
𝑃𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 0.95 * 𝑃𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎
Despejando 𝐼𝑠, tenemos:
𝐼𝑠 = (0.95 * ℰ𝑝 * 𝐼𝑝) / ℰ𝑠 𝐼𝑠 = (0.95 * 120 𝑉* 20 𝐴) / 1080 𝑉 𝐼𝑠 = 2.11 𝐴
