Efecto Hall

Si se coloca un conductor plano por el cual se establece una corriente eléctrica I, sumergido dentro de un campo de inducción magnética ortogonal, por el principio del motor, las cargas libres q que realmente se mueven dentro del conductor se agruparán en uno de los laterales del mismo. Esto produce una diferencia de potencial entre los laterales del conductor llamada tensión Hall, la cual es proporcional a la corriente y a la inducción magnética B. (Motor mano izquierda F=B.l.F) (Generador mano derecha Fem=B.l.v)

Transformador de Corriente

La corriente del secundario se controla regulando la corriente I1 con una carga, evitando que se queme el secundario. Se utiliza para la medición de corrientes grandes I2.

Pinza Amperométrica

Sirve para poder medir la corriente de un conductor sin tener que abrir el circuito. Se puede partir el núcleo para poder medir valores pequeños. En una de estas pinzas se dan varias vueltas por el conductor y se divide por la cantidad de vueltas.

Ley de Lenz

Todo efecto se opone a las causas que lo producen.

Principio de Funcionamiento de un Transformador de Intensidad

Al aplicarle una corriente I1 alterna al bobinado primario, este producirá un flujo también alterno que circulará en el circuito magnético y será concatenado por un bobinado secundario que se encuentra en cortocircuito en sus bornes. Ese flujo variable genera una fuerza electromotriz inducida, lo cual producirá una corriente I2 también alterna que es proporcional a la corriente del primario. I2=N1/N2.I1

Funcionamiento de una Pinza Amperométrica de Alterna

Funciona con el principio del transformador de intensidad. Su núcleo está partido pero puede abrazar al conductor sin cortar el circuito eléctrico y mide la corriente neta que atraviesa su núcleo.

Problemas

• Sirve en alterna pero no puede medir en continua, necesita variación de flujo para generar una fuerza electromotriz.
• Es un instrumento de precisión, pero para las mediciones industriales no es muy preciso.
• Una pinza de alterna no necesita una fuente propia a diferencia de una de continua donde se debe el flujo a una corriente.
• Una de continua es mucho más precisa que una de alterna por el imán Hall, esta permite modificar el entrehierro.
• Una de continua sirve también para alterna, mientras que la de alterna no sirve para continua.

Pinzas Amperométricas de Continua

Se basa en el efecto Hall. El conductor genera un flujo en el núcleo toroidal (constante) que genera una inducción B en el entrehierro donde se coloca el imán Hall, por el que circula una corriente I de la fuente, la cual es derivada por el campo B y genera más diferencia de potencial que puede ser medida. Con esta pinza no se puede medir cerca de un campo magnético externo porque modifica la medición.

Variación de la Tensión y Frecuencia del Secundario

Producimos una variación de flujo para generar una fuerza electromotriz en el secundario a partir de un imán permanente. A esta variación la hacemos variando la reluctancia.

Transformador Especial por Variación de Reluctancia

Variamos el entrehierro con un plato dentado. Cuando no se alinean los dientes, el entrehierro es máximo, la reluctancia es máxima y el flujo mínimo. Cuando se alinean los dientes disminuye el entrehierro y la reluctancia, produciendo más flujo. Para que la variación de flujo sea lo más senoidal posible, se pueden hacer dientes como engranajes (para generar tensión). Para lograr pulsos se hacen cuadrados (para contarlos). Pueden ser picos para arriba o para abajo en el caso inverso a dientes (ranuras). La variación de reluctancia varía según el número de vueltas de engranajes y su velocidad: mayor velocidad, mayor frecuencia y tensión.

Principio del Alternador

El productor de campo magnético es un imán o un electroimán. Al hacerlo girar como se muestra en el dibujo, por cada medio giro el flujo magnético cambia de sentido obteniendo un flujo variable con una frecuencia coincidente con la velocidad de giro. Este flujo variable es concatenado por un bobinado secundario el cual, por la ley de inducción, produce una fuerza electromotriz que es proporcional a la velocidad de giro del imán y su frecuencia es igual a la frecuencia de giro del imán. Si aumentamos la cantidad de pares de polos del imán, la tensión y la frecuencia aumentarán en la misma medida.

Superconductores

Se pueden utilizar como limitador de corriente. Es un conductor con resistividad cero y además es superdiamagnético (μ=0). Cuando se intenta acercar un imán a un superconductor se generarán corrientes que no están limitadas por nada, por lo que se generará un campo opuesto lo suficientemente grande para oponerse a la variación de ese flujo, haciendo que el imán levite. Los cerámicos son del tipo dos ya que tienen una zona intermedia en su superconductividad que es conductividad normal (zona mixta), que son vórtices separados iguales.

Efecto Meissner

Es el efecto por el cual, por medio de las corrientes superconductoras, el superconductor expulsa todo el campo interno y se torna superdiamagnético (sirve para ver si un material es superconductor o no).

Tipos de Superconductores

Poseen un campo crítico, temperatura crítica (Tc) y corriente crítica (Ic). Cuando se supera alguno de ellos, el superconductor pasa bruscamente a su estado normal. Si esto ocurre en forma rápida se lo llama superconductor del tipo 1.

Juntura Josephson

El efecto Josephson es el efecto por el cual se puede establecer una corriente superconductora a través de dos superconductores separados por una distancia nanométrica. Este efecto posee una corriente crítica (Ic) superada la cual se apreciará en la juntura una diferencia de potencial.

SQUID

Dispositivo de Interferencia Cuántica Superconductora, sirve para medir campos magnéticos.

El flujo total es fijo (las corrientes trabajan estacionadas). Es una cantidad de fluxones. Si se quiere mucho flujo se tienen que sumar muchos fluxones. Sirve para medir cada funcionamiento de todos los sistemas bifásicos midiendo su campo.

Fluxon

Se encuentra cuantizado. El mínimo flujo que se puede establecer se llama fluxon. Cualquier flujo se puede calcular como una cantidad finita de fluxones. Por ser el fluxon una medida muy pequeña, esta discretización a gran escala no se ve.

Ferrofluidos

Un ferrofluido es una suspensión coloidal de nanopartículas de magnetita rodeadas por un surfactante. Es un fluido con inestabilidad superficial y con el campo magnético cambia su viscosidad. Sirve para hacer núcleos de máquinas ya que no tienen ciclo de histéresis, no se puede dejar magnetizado, el campo coercitivo tiende a 0. También se utiliza en flujos magnéticos donde se confina con un campo y sirve de lubricante.

Surfactante: Rodea por una capa la partícula para mantener estable la suspensión coloidal.

• Iónico: Rodea con capas de cargas positivas a la nanopartícula.
• No iónico: Interpone agua que repele a la partícula.

Espira de Sombra

Forma parte del circuito magnético, situado en el núcleo de la bobina, y su misión es crear un flujo magnético auxiliar desfasado 120° con respecto al flujo principal, capaz de mantener la armadura atraída por el núcleo evitando así ruidos y vibraciones.

Contactores o Contactos Electromagnéticos

Son actuadores electromagnéticos que gobiernan contactos eléctricos con los cuales podemos comandar cargas en un circuito.

Tipos

• Contactos Principales: Son con los cuales se puede gobernar grandes potencias y grandes cargas. Son robustos y poseen un sistema de extinción del arco.
• Contactos Auxiliares: Son normalmente abiertos (NA) o normalmente cerrados (NC) que sirven para gobernar luces indicadoras, señalizadores, bobinas de otros contactores u otros dispositivos y hasta la bobina del propio contactor. Son contactos menos robustos que los principales y pueden trabajar activándose y desactivándose a una frecuencia mayor.

Relé

Actuador electromagnético que solo gobierna contactos auxiliares, por lo cual es menos robusto que un contactor y puede trabajar a frecuencias mayores. Se puede usar como memoria autoenclavandolo. Se puede usar como inversor. Trabaja a baja corriente. La ventaja de este es que si hay corte de energía, se abre la llave, pero cuando vuelve la energía no se cierra la llave.

Enclavamiento de Dos Contactores Mutuamente Excluyentes

• Enclavamiento de los Pulsadores: Evita que al pulsar los dos pulsadores de activación a la vez, los dos contactores se activen por un instante.
• Enclavamiento de los Contactores: Evita que si uno de los contactores está activo el otro se pueda activar.
• Enclavamiento Mecánico de los Actuadores Electromagnéticos: Evita que los dos núcleos de los dos actuadores electromagnéticos puedan moverse a la vez uniéndose por medio de un balancín.

Diferencia entre Conexión Estrella y Triángulo

Sirven para distintas tensiones de fase. Estrella para 220V y triángulo para 380V.

Para disminuir la corriente de arranque: Primero se usa en estrella y después en triángulo.

Relé Térmico

Es un relé con corriente alterna que trabaja con bimetales y gobierna un contactor. Es un elemento de protección contra sobrecargas y corrientes asimétricas, por lo cual funciona como protección solo con cargas equilibradas. Se conecta al contactor y posee un bimetal para la protección térmica por cada conductor de línea. Cuando hay una falla, dispara un gatillo que acciona el contactor auxiliar, los cuales deben estar conectados adecuadamente en el circuito de comando para poder desactivar el contactor correspondiente y así abrir el circuito.

Fusibles

Los fusibles sirven para cortocircuitos, se ponen al principio ya que son el último elemento de protección contra cortocircuitos. En caso de que falle tenemos al relé térmico o contactor. Son menos eficaces pero más seguros. La primera letra en los fusibles puede ser L/G (uso general) o A (uso específico), M, R (accionamiento ultrarrápido). La segunda letra puede ser L/G (para conductores e instalaciones domiciliarias), R (partes electrónicas), B (usos especiales en minería, transformadores), M (motores).

Protección por Corrientes Asimétricas

No importa que no se supere la corriente nominal, si alguna de las corrientes no es igual a las otras dos se activa el gatillo:

• Fusibles: Cortocircuitos.
• Relé Térmico: Sobrecargas, corrientes asimétricas.
• Guardamotor: Sobrecargas, corrientes asimétricas y cortocircuitos.

Guardamotor

Es un elemento de protección y maniobra que protege contra sobrecargas, cortocircuitos y corrientes asimétricas (parecido a una llave termomagnética trifásica o bipolar). Posee contactos de protección que abren el circuito del motor y se le pueden adaptar contactores auxiliares para avisar al circuito de comando que hubo una falla.

Diferencia entre Relé Térmico y Guardamotor

• Para grandes motores es más económico el relé.
• Es más eficiente el guardamotor, porque si el tablero a construir es complejo, no conviene arriesgar y se debe poner un guardamotor.
• El relé térmico protege por sobrecargas y corrientes asimétricas.
• El guardamotor por lo mismo y cortocircuitos.
• El relé térmico necesita de fusibles para protegerse por cortocircuito.
• El guardamotor no necesita fusibles e incorpora una protección magnética para cortocircuito.