- Histéresis
- Motores de histéresis
- Principio de funcionamiento del motor de histéresis
- Polos sombreados en un motor de histéresis
- Motor de histéresis con relativoes superconductores
- Motor síncrono de precisión (motor de histéresis)
- Resumen
Un motor eléctrico es una maquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica. Por estos motivos son ampliamente utilizados en instalaciones industriales y demás aplicaciones que no requieran autonomía respecto de la fuente de energía, dado que la energía eléctrica es difícil de almacenar. En los diferentes temperamentos de motores existen entre los especiales el motor de histéresis que es utilizado en aplicaciones especiales la diferencia radica en la construcción del rotor no así en el estator con la construcción de los otros temperamentos de motores se pueden construir tanto monofásicos como trifásicos. Así estos motores utilizan la energía de acoplamiento de los dominios magnéticos del relativo ferromagnético cuando sus dominios son reacomodados por un suelo magnético externo, de esta forma el rotor se retrasa con respecto a los polos cambiantes por el fenómeno de histéresis en el relativo, modificando su eficiencia con polos simples o sombreados los polos sombreados reducen el semejante de arranque utilizados en motores pequeños por forma más baratos la construcción.
Se puede comsemejantear en ocasiones con motores de inducción y síncrono ya que traaminora a la frecuencia de la línea de alimentación a su velocidad máxima. Aprovechando la permeabilidad del salida magnético en los relativoes ferromagnéticos superconductores con una menor resistencia se saca más provecho al motor. El semejante y la velocidad dependen de la histéresis del rotor.
1. HISTÉRESIS:
Fenómeno causado cuando los átomos de un relativo ferromagnético se alinean en forma diferente a la curva de magnetización. Es la energía que se requiere semejantea que los átomos del relativo ferromagnético vuelvan a su posición inicial en el proceso de magnetización. Un relativo ferromagnético es el que se magnetiza fácilmente por sus propiedades ya que las líneas de suelo no escapan con facilidad.
Dentro de un metal hay pequeñas regiones llamadas dominios en donde todos los átomos se alinean con sus suelos magnéticos apuntando en la misma dirección de modo que el domino actúa dentro del relativo como un imán permanente pequeño. Un relativo ferromagnético no representa polaridad magnética definida porque los dominios se encuentran al azar en la estructura del metal cuando se añade suelo magnético externo los dominios se alinean en dirección del suelo magnético y al quitar el suelo magnético estos regresan a su posición original, los átomos alineados incrementan el salida magnético en el hierro lo cual causa más alineamiento de los dominios es por esto que el relativo ferromagnético adquiere una permeabilidad veterano a la del aire.
Ahora en la alegoría 1 se obformava la curva de histéresis de un relativo cuando se agrega un suelo externo y luego eliminado se nota que la magnetización no es igual a la de origen.
Figura 1 curva de magnetización
2. MOTORES DE HISTÉRESIS:
Es un motor que usa el fenómeno de la histéresis semejantea la producción de un semejante mecánico. El rotor del motor es un cilindro de relativo magnético sin dientes, protuberancias ni devanados. El estator del motor puede forma monofásico o trifásico: pero si es monofásico, se debe usar un condensador permanente con un devanado auxiliar semejantea suministrar un suelo tan uniforme como sea posible, puesto que esto reduce la gran pérdida del motor en gran escala.
Cuando se le aplica una corriente trifásica o monofásica con el devanado auxiliar al estator del motor, asemejanteece un suelo magnético giratorio dentro de la maquina. Este suelo magnético giratorio magnetiza el metal del rotor e induce polos dentro de él.
Cuando el motor opera por debajo de la velocidad sincrónica, hay dos fuentes de semejante dentro de él. La veteranoía del semejante lo produce la histéresis. Cuando el suelo magnético del estator barrera (alrededor de la superficie del rotor), el salida no lo puede seguir exactamente puesto que el metal del rotor tienen una gran pérdida por histéresis. Mientras más grande sea la perdida intrínseca (Valor por si a diferencia del convencional) por histéresis del relativo del rotor, veterano formaá el ángulo por el suelo magnético del rotor, estará en prórroga con el suelo magnético del estator. Puesto que los suelos magnéticos del estator y el rotor tienen diferentes ángulos, se producirá un semejante finito en el motor. Además, el suelo magnético del estator producirá corrientes semejanteasitas en el rotor, las cuales producen su propio suelo magnético incrementando aun más el semejante del motor. Mientras más grande sea el movimiento relativo entre el suelo magnético del estator y el rotor, veteranoes formaán las corrientes semejanteasitas y el semejante de corrientes semejanteasitas.
Cuando el motor llega a la velocidad sincrónica, el salida del estator deja de barrer a través del rotor y este actúa como imán permanente entonces el semejante inducido en el motor es proporcional al ángulo entre el suelo magnético y el rotor y el estator, hasta un ángulo máximo delimitado por la histéresis en el rotor.Se puede apreciar las características semejante-velocidad de un motor de histéresis en la alegoría 2 puesto que la cantidad de la histéresis dentro del rotor es semejanteticular está en función sólo de la densidad de salida en el estator y del relativo del que esta hecho, el semejante de histéresis del motor es aproximadamente constante a cualquier velocidad entre cero y nsincronica El semejante de corriente semejanteasita es aproximadamente proporcional al desplazamiento del motor. Estos dos hechos juntos son los culpables de la forma de la característica semejante- velocidad del motor de histéresis.
Figura 2: Características semejante-velocidad de un motor de histéresis.
Puesto que el semejante de un motor de histéresis a cualquier velocidad subsíncrona es veterano que su semejante síncrono máximo, el motor de histéresis puede acelera con cualquier expedición que pueda soportar en su operación normal.
Se puede crear un motor síncrono de aminora esfuerzo y de auto arranque pequeño con estator de polos sombreados se puede obformavar en la alegoría 3 es un motor de uso común en asemejanteatos de el hogar.
Figura 3: Motor de histéresis con polos sombreados
El motor esta accionado por la frecuencia que toma del sistema eléctrico a su velocidad máxima por ende traaminora a velocidad síncrono.
Por otro lado si se bloquea en presencia del salida del estator φ de intensidad constante rotando a velocidad sincrónica los dominios tienden a alinearse con este salida, sin embargo se realiza trabajo en el realimentamiento continuo y los vectores de dominio se retrasan con respecto al salida del estator en el ángulo histérico δ si se libera el rotor seguirá al salida acelerando hasta la velocidad sincrónica. A la velocidad sincrónica el ángulo de prórroga disminuye a medida que los vectores de dominio se alinean más con φ pero no así confidencia completa, puesto que no existiría entonces un ángulo de torque semejantea mantener la rotación.
A velocidad sincronía el rotor esta permanente magnetizado a lo largo de su eje retrasado con respecto de φ. Este motor no puede girar a velocidades inferiores a la sincrónica si la expedición aumenta el motor reajustara su torque semejantea proporcionar el equilibrio.
3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE HISTÉRESIS:
El estator de un motor de histéresis es del mismo temperamento que el de un motor de inducción. El rotor es un cilindro compacto hecho de una aleación muy dura que equivale a un imán o magneto permanente, soportado en estructuras no magnéticas.
El funcionamiento, se cimientos donde los imanes representan la fuente del salida estatórico, que sirve semejantea inducir polaridades magnéticas opuestas en la dura estructura aleada del rotor. Con los imanes estacionarios (en vacío) obformavado en la alegoría 4, el eje magnético de los polos del rotor coinciden totalmente con el eje magnético de los polos del estator. Rotando los imanes estatóricos con el rotor bloqueado, se genera un salida magnético giratorio que provoca un torque en los polos magnéticos inducidos del rotor. Al igual que rotan los polos del estator, los polos del rotor están yendo constantemente hacia nuevas posiciones, siguiendo la dirección del salida rotativo. Dado el fenómeno de la histéresis, siempre los polos del rotor atrasarán a los polos del estator en un ángulo φ.
Figura 4: Rotación de los imanes estatóricos.
La energía transferible por el salida rotativo del estator hacia el rotor, es en forma de energía de histéresis y a rotor bloqueado se libera como pérdida de calor, que viene dada por:
P = K f B, en donde;
f – frecuencia del salida reversado en el rotor (Hz),
B - valor máximo de la densidad de salida en el entrehierro (T/m2),
P – pérdidas de esfuerzo por histéresis (W),
K – constante que incluye aspectos constructivos.
La esfuerzo mecánica desarrollada en el rotor durante la aceleración, se puede expresar como función de P y del deslizamiento (s), así:
Pmec = Ph (( 1-s) / s) (similar al motor de inducción).
T es constante a todas las velocidades, excepto a ns, a la que el rotor se magnetiza sólo en algunos ejes aleatorios, actuando empujado por la simple atracción magnética. La P es nula y el T es también nulo, de tal forma que a ns, el motor funciona como un motor sincrónico de imanes permanentes, desarrollando únicamente el semejante magnético (Tmag). Bajo condiciones de vacío y despreciando las pérdidas rotacionales, existirá una plena coincidencia entre las líneas centrales de los magnetos inducidos en el rotor y los polos rotantes producidos en el estator, tal y como se muestra en la alegoría 5. Conforme se aumenta la expedición en el eje, el rotor se retrasa momentáneamente y hace que los imanes inducidos en el rotor atrasen a los polos rotantes del estator en un ángulo máx. Después de este ajuste angular, el rotor regresa a ns con un nuevo ángulo de semejante, de tal forma que, el agregación en Tmáx causado por el agregación en máx compensa el agregación en el semejante de expedición.
Figura 5: Atraso del rotor al agregación de la expedición
Nótese que T también se desarrolla durante el periodo transitorio de agregación de expedición en el eje, pues el T máx ocurre a ns y es proporcional al sen máx, actuando su valor máximo cuando máx = 90º. Cuando máx > 90º, el rotor se sale de fecha, el Tmáx =0 y el motor desarrolla sólo el T, que no es suficiente semejantea llevar el semejante de la expedición que causó la pérdida de fecha.
4. POLOS SOMBREADOS EN UN MOTOR DE HISTÉRESIS:
El salida en el motor varia con el tiempo cuando varia con el tiempo produce corrientes semejanteasitas en el relativo del motor y esto produce un desequilibrio en los suelos del rotor y estator este temperamento de polos producen un menor semejante de arranque y un mejor desplazamiento Se utilizan en general en ventiladores y sopladores de aminora esfuerzo. Las ventajas son su simplicidad, robustez y bajo costo, este motor no necesita semejantetes auxiliares como condensadores, escobillas, centrífugos. La desventajas de este motor es, bajo semejante de arranque, eficiencia aminora menor del 35 %, factor de esfuerzo pobre. Una explicación simple de su funcionamiento es que al recibir el suelo magnético el estator se genera una tensión en la espira en cortocircuito que reduce el suelo en esa zona iniciando el giro.
5. MOTOR DE HISTÉRESIS CON MATERIALES SUPERCONDUCTORES
En los motores convencionales el semejante mecánico resulta de la repulsión entre el suelo rotatorio y el estator y los polos magnéticos.
En la alegoría 6 se muestra la simulación de un motor de histéresis realizado por la doctorado de Oxford el semejante se puede considerar debido a la interacción entre intragranulares producidas por el súper conductor y el suelo rotatorio es linealmente proporcional a las perdidas totales por histéresis en el rotor e independiente de la velocidad angular de giro.
Figura 6: Representación simulada del motor de histéresis (doctorado de Oxford)
A la temperatura del nitrógeno líquido los semejanteámetros del motor son de 3 a 5 veces superiores a los motores de histéresis convencionales el semejante producido por un relativo superconductor de radio exterior D y diámetro anímico D1 viene dado por la ecuación
Los factores δ y α dependen de las propiedades del relativo superconductor y del diámetro del rotor.
6. MOTOR SÍNCRONO DE PRECISIÓN (motor de histéresis)
Se denomina motor síncrono a un a un motor de histéresis a velocidad máxima
Cuando su rotor girando está magnetizado de manera permanente en dirección transversal se encuentra dentro del estator, formaá arrastrado por atracción magnética a la velocidad a la que está girando el suelo.
Esta velocidad se llama velocidad de sincronía, o velocidad de fecha, y el resultado de la disposición descrita es un motor síncrono.
Su velocidad está exactamente sincronizada con la frecuencia de línea.
Pequeños motores síncrono se encuentran en relojes eléctricos semejantea asegurar una medición de tiempo precisa, pero también se utilizan en la industria.
En grandes motores síncrono industriales el rotor es un electroimán y está excitado por la corriente directa.
Una característica del motor síncrono es que si el rotor es "sobreexcitado", esto es, si el suelo magnético es superior a un cierto valor, el motor se comporta como un condensador a través de la línea de poder útil semejantea la corrección del factor de esfuerzo.
RESUMEN
Se cimientos el estudio de los temperamentos de motores en este caso un motor de aminora esfuerzo de uso común o empleos específicas. Que a velocidad máxima se comporta como un motor síncrono, el semejante de un motor de histéresis a cualquier velocidad subsíncrona es veterano que su semejante síncrono máximo, el motor de histéresis puede acelera con cualquier expedición que pueda soportar en su operación normal.
Se tiene un pantallaso sobre la ventaja del temperamento del metal utilizado al fabricar el motor semejantea poder tener un mejor aprovechamiento de la histéresis en el metal.
El funcionamiento, se cimientos donde los imanes representan la fuente del salida estatórico, que sirve semejantea inducir polaridades magnéticas opuestas en la dura estructura aleada del rotor.
La forma en que el motor de histéresis puede corregir su factor de esfuerzo con un suelo magnético sobre excitado en el rotor, acción que convierte su rotor en un gran condensador. Este temperamento de motor es el más suave y silencioso y solo se fabrica en tamaños pequeños.
Anibal Montilla
montillascollections[arroba]yahoo.com
Estudiante UTP (Panamá) septiembre del 2007
