Magnetismo

Dispositivos electromecánicos. Imanes, líneas de fuerza y campo magnético. Electromagnetismo. Inducción. Accionamiento por solenoide. Relé

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MAGNETISMO

El magnetismo es la propiedad que poseen ciertas sustancias o elementos de atraer o adherirse a otras sustancias, como el hierro, acero y otros metales. Todo elemento que posee magnetismo propio es llamado IMAN.

TIPOS DE IMANES: -Naturales

-Artificiales (permanentes un cierto tiempo) -Electroimanes

POLOS MAGNETICOS: Son los extremos del imán y es donde está concentrado todo su poder de atracción. En la zona neutral, la fuerza de atracción es prácticamente nula.

ATRACCION Y REPULSION ENTRE IMANES: Si aproximamos 2 imanes tratando de unir sus polos, pueden ocurrir 2 cos - as distintas, se atraen o se rechazan, todo depende de los polos o puntas que enfrenten. Ocurre que los polos de un imán no tienen iguales características, si por ejemplo suspendemos un imán mediante un hilo desde la zona neutra, se observa que toma una determinada posición geográfica. Un extremo o polo quedará siempre indicando hacia el norte de la tierra y por supuesto, el extremo opuesto indicará el polo sur.

El extremo del imán que indica hacia el norte de la tierra, queda denominado por esa causa como polo norte del imán, el extremo opuesto se llamará lógicamente polo sur. Los polos magnéticos de igual nombre se rechazan y polos magnéticos de distinto nombre se atraen.

LINEAS DE FUERZA: Las líneas de fuerza son la ruta que describen de norte a sur la energía de los polos de un imán. El sentido de las líneas de fuerza de un imán es de norte a sur, expresándole de otra forma las líneas de fuerza salen del polo norte y llegan al polo sur del imán.

CAMPO MAGNÉTICO: Es todo el espacio, donde actúan las líneas de fuerza magnética. Las líneas de fuerza representan la energía de] campo magnético del imán.

FLUJO MAGNÉTICO: Expresa la cantidad total de líneas de fuerza que salen por el polo de un imán, la unidad de flujo magnético es el Maxwell.

PERMEABILIDAD MAGNÉTICA: Es la facilidad con que las líneas de fuerza magnéticas se pueden propagar por un material cualquiera.

Materiales ferromagnéticos: Son los materiales que presentan mayor facilidad al paso de las líneas de fuerza, concentrándolas en su desplazamiento. Los materiales ferromagnéticos más comunes son los derivados del hierro, acero, níquel, cobalto, etc.

MATERIALES PARAMAGNÉTICOS: Son los materiales que presentan mediana facilidad al desplazamiento de las líneas de fuerza tales como aluminio, platino, cromo, etc.

MATERIALES DIAMAGNÉTICOS: Son los materiales que repelen a las líneas de fuerza, por ejemplo el agua.

MATERIALES AMAGNÉTICOS: Son aquellos materiales que no tienen acción alguna sobre las líneas de fuerza, también reciben el nombre de indiferentes, por ejemplo, bronce, maderas, fibra, etc.

ELECTROMAGNETISMO

Los campos magnéticos no son producidos únicamente por los imanes, se puede lograr un campo magnético haciendo circular corriente por un conductor. Podemos representar al campo magnético producido alrededor de un conductor rectilíneo, por el cual circula corriente, en forma circular. Las líneas de fuerza tienen un determinado sentido que está indicado por las flechas.

REGLA DE LA MANO IZQUIERDA PARA CONDUCTORES: Ya que en muchos casos prácticos es de gran importancia saber el sentido de las líneas de fuerza, se recurre a esta simple regla. Se toma el conductor con la mano izquierda, de manera que el pulgar extendido indique el sentido de circulación de la corriente, los dedos restantes indican el sentido de las líneas de fuerza.

CAMPO MAGNÉTICO EN UNA BOBINA: Una bobina podemos considerarla como una sucesión de espiras colocadas una a continuación de la otra, por ejemplo, fabricamos una bobina al establecer un arrollamiento de alambre aislado sobre un tubo. Esta bobina también es llamada SOLENOIDE.

Si aplicamos una diferencia de potencial a los extremos de la bobina circulará una corriente que recorre a cada espira. En todas las espiras la corriente sube por un mismo lado y baja por el opuesto. La circulación de corriente convierte a cada una de las espiras en un imán, donde las líneas de fuerza de todas las espiras se suman y salen por un extremo de la bobina manifestándose un polo norte y regresan por el exterior de la bobina al otro extremo manifestándose el polo sur, se tiene así un imán de una bobina recorrida por una corriente.

El campo magnético de una bobina depende fundamentalmente de] número de espiras que contiene la bobina y de la corriente que la atraviesa, si la corriente aumenta, el campo magnético será mayor. Si a una bobina se le introduce un núcleo de hierro, el campo magnético será muchas veces más fuerte, aun cuando la corriente sea la misma. este tipo de bobina se llama ELECTROIMAN.

REGLA DE LA MANO IZQUIERDA PARA LA BOBINA: Tomando la bobina con la mano izquierda de manera tal que los dedos del índice al meñique indiquen el sentido en que circula la corriente, el pulgar extendido señala el polo norte de la bobina.

INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA: Es el fenómeno electromagnético mediante el cual un campo magnético da origen a una corriente eléctrica. Cuando un conductor se desplaza cortando líneas de fuerza de un campo magnético, en ese conductor se induce una corriente. La experiencia demuestra que esa corriente inducida desaparece cuando el conductor se detiene, o sea, cuando deja de cortar las líneas de fuerza del campo magnético. La corriente inducida se consigue únicamente cuando el conductor corta o es cortado por las líneas de fuerza, de no ocurrir esto la corriente desaparece. La corriente inducida depende fundamentalmente de:

La velocidad con que se produce el corte de las líneas de fuerza

La cantidad de líneas de fuerza que corte el conductor al desplazarse

El ángulo que exista entre el desplazamiento del conductor y las líneas de fuerza, siendo máximo en el corte perpendicular.

PRINCIPIO ELECTROMAGNETICO DE LA INDUCCION

AUTOINDUCCIÓN: Literalmente significa inducción a sí mismo. Se trata de la propia inducción que produce la corriente al circular por una bobina (corriente variable) produciendo demora en alcanzar su valor máximo. La corriente autoinducida, al oponerse a la corriente principal, crea una especie de freno que impide que la corriente principal aumente a su valor máximo en forma instantánea. Este fenómeno también se manifiesta en CC cuando una bobina se conecta o desconecta de la fuente eléctrica.

COMPONENTES ELECTROMAGNÉTICOS

SOLENOIDE: Cuando una bobina tiene su núcleo vacío puede ser empleada como elemento de accionamiento introduciendo un núcleo de hierro desplazable en su interior. Esta disposición tiene como principal aplicación el accionamiento de] motor de partida.

PRINCIPIO DE ACCIONAMIENTO POR SOLENOIDE

RELE: Es un interruptor electromagnético que permite accionar un componente de elevada potencia eléctrica desde un dispositivo de control de potencia mucho menor actuando como un adaptador de consumo. Es uno de los elementos electromagnéticos más utilizados en automóviles.

Todo relé está formado por un electroimán que acciona magnéticamente un par de contactos o interruptor. La estructura básica es la siguiente:

En todo relé se reconocen, por lo menos, 4 terminales: 2 alimentan la bobina o electroimán y 2 corresponden a los terminales de los contactos o interruptor accionado magnéticamente.

Los relés tienen variadas aplicaciones, siendo las más comunes:

Alumbrado (Luces altas, bajas, neblineros).

Bocinas.

Bomba de combustible.

Electroventilador.

Alimentación de unidades electrónicas.

CIRCUITOS TIPICOS DE AUTOMOVILES ASISTIDOS POR RELE

Actualmente los relés, en muchas situaciones, son comandados por circuitos electrónicos temporizados. Estos circuitos permiten controlar los tiempos de conexión y desconexión del relé automáticamente, en distintas funciones tales como: Destellador de intermitencia (flasher). temporizador del limpiaparabrisas, alza antena, etc.

Todo relé genera un voltaje de autoinducción cada vez que se desconecta de la fuente eléctrica. Este voltaje puede llegar a valores de 120(V) en relés de uso común, lo que significa un serio inconveniente frente a circuitos electrónicos principalmente. Para evitar este problema se anula la autoinducción conectando un diodo en paralelo a la bobina, de modo que cuando el relé se energice, el diodo queda polarizado inversamente y al desconectarse cortocircuito la autoinducción.

RELE CON EFECTO DE AUTOINDUCCION ANULADA

TRANSFORMADORES: Son componentes que transforman un voltaje o corriente en un valor mayor o menor al que se les aplica. Basan su funcionamiento en el principio de la inducción electromagnética.

Comúnmente tienen dos bobinas arrolladas sobre un núcleo de hierro laminado las que son llamadas primario (donde entra la corriente o voltaje) y secundario (desde donde sale la corriente o voltaje transformado). Pueden funcionar solamente con CA o CC pulsatoria, es decir, no funcionan con CC constante.

El transformador más utilizado en automóviles eleva el voltaje de la batería a varios miles de volts pulsantes que se descargan en las bujías de encendido. Este transformador se llama comúnmente BOBINA DE ENCENDIDO.

GENERADORES Y MOTORES: Dos componentes de estructura muy similar, pero de funciones muy distintas emplean los principios electromagnéticos a base de bobinas para su funcionamiento en el automóvil: Los generadores y los motores de CC.

Los generadores de los automóviles son máquinas rotativas de CC que tienen adaptadas su condición eléctrica a las necesidades de carga de la batería de] vehículo, por este motivo funcionan con el mismo voltaje y tipo de corriente de dicha batería.

Actualmente los generadores utilizados en los automóviles son alternadores trifásicos que rectifican la CA por medio de diodos semiconductores. Hasta hace algunos años se emplearon las dínamos, actualmente en desuso.

Los motores eléctricos tienen gran utilización en los automóviles. El más poderoso e importante es el motor de partida, el que tiene una estructura especialmente diseñada para su función.

También se emplean motores más pequeños en la calefacción, limpiaparabrisas, alzavidrios, alza-antena, etc.

SISTEMA DE ENCENDIDO

Por encendido se entiende al proceso que permite producir una chispa eléctrica en el interior de la cámara de combustión, en el instante en que la mezcla aire-gasolina se encuentra comprimida y el pistón alcanza su punto muerto superior (PMS).

El sistema de encendido en esencia realiza 4 funciones:

· Convertir la CC constante en CC pulsatoria, para favorecer efectos inductivos

· Generar un alto voltaje por medios inductivos comúnmente

· Distribuir el alto voltaje

· Determinar el sincronismo y el avance de] encendido según régimen y carga del motor

En los sistemas de encendido electrónicos se encuentran en algunos casos correcciones

al avance del encendido en función del picado, la temperatura y la limitación de velocidad

del motor.

Los sistemas de encendido pueden ser de 3 tipos:

  • Encendido convencional:

    • Por platinos (clásico)

    • Con ayuda transistorizada

    • Encendido transistorizado:

      • Discreto

      • Integrado

      • Encendido electrónico:

        • Con distribuidor

        • Sin distribuidor

        • Los sistemas de encendido son los denominados encendido por batería y el más simple es el encendido clásico por platinos, cuyos elementos principales son:

          • Batería

          • Interruptor de encendido

          • Bobina de encendido

          • Ruptor o platinos

          • Condensador

          • Distribuidor de encendido

          • Cables de alta tensión

          • Bujías de encendido

          S N

          N S

          S N

          S N

          Repulsión

          Atracción