¿Cómo afecta el flujo al enrollado del armature?
Cómo el flujo magnético afecta a los devanados del armadura
El impacto del flujo magnético en los devanados del armadura es central para los principios de funcionamiento de motores y generadores. En estos dispositivos, los cambios en el flujo magnético inducen una fuerza electromotriz (FEM) en los devanados del armadura, según la ley de inducción electromagnética de Faraday. A continuación se explica detalladamente cómo el flujo magnético afecta a los devanados del armadura:
1. Fuerza electromotriz (FEM) inducida
Según la ley de inducción electromagnética de Faraday, cuando el flujo magnético a través de un circuito cerrado cambia, se genera una FEM inducida dentro de ese circuito. Para los devanados del armadura, si el flujo magnético varía con el tiempo (por ejemplo, en un campo magnético rotatorio), este flujo cambiante induce un voltaje en los devanados del armadura. La fórmula es la siguiente:
E es la FEM inducida;
N es el número de vueltas en el devanado;
Φ es el flujo magnético;
Δt es el cambio en el tiempo.
El signo negativo indica que la dirección de la FEM inducida se opone al cambio de flujo que la causó, según la ley de Lenz.
2. Corriente inducida
Una vez generada una FEM inducida en los devanados del armadura y formando estos un circuito cerrado con una carga externa, fluirá corriente. Esta corriente, causada por el cambio de flujo magnético, se conoce como corriente inducida. La magnitud de la corriente inducida depende de la FEM inducida, la resistencia del devanado y cualquier impedancia en serie presente.
3. Generación de par
En los motores, cuando hay corriente fluyendo a través de los devanados del armadura, estas corrientes interactúan con el campo magnético producido por el estator, resultando en par. Esto se debe a que un conductor portador de corriente experimenta una fuerza en un campo magnético (fuerza de Ampère). Esta fuerza puede utilizarse para impulsar la rotación del eje, permitiendo que el motor realice trabajo mecánico.
4. FEM de contrarréstor
En los motores de corriente directa, a medida que el armadura comienza a rotar, también corta las líneas de campo magnético y genera una FEM que se opone a la tensión de alimentación; esto se llama FEM de contrarréstor o FEM de contra-inducción. La presencia de la FEM de contrarréstor limita el crecimiento de la corriente del armadura y ayuda a estabilizar la velocidad del motor.
5. Saturación magnética y eficiencia
Cuando la densidad de flujo magnético aumenta hasta cierto punto, el material del núcleo puede alcanzar la saturación magnética, donde los incrementos adicionales en la corriente de excitación no aumentan significativamente el flujo magnético. La saturación magnética no solo afecta el rendimiento del motor, sino que también puede llevar a pérdidas de energía adicionales, reduciendo la eficiencia del motor.
En resumen, los cambios en el flujo magnético influyen directamente en la FEM inducida, la corriente y, posteriormente, en el par en los devanados del armadura, lo cual es fundamental para el funcionamiento correcto de motores y generadores. El diseño y operación adecuados de motores y generadores deben considerar estos factores para garantizar un rendimiento eficiente y confiable.
