sábado, 26 de noviembre de 2011

Cuestionario (electromagnetismo)


5... Describe las fuentes de energía  para producir el movimiento de alternadores


1.       La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados generadores o alternadores.

Un generador consta, en su forma más simple de: 

o    Una espira que gira impulsada por algún medio externo. 
  
Un campo magnético uniforme, creado por un imán, en el seno del cual gira la espira anterior. 

1.      Central eléctrica

Una central eléctrica es una instalación capaz de convertir la energía mecánica, obtenida mediante otras fuentes de energía primaria, en energía eléctrica.
Podemos considerar que el esquema de una central eléctrica es:

Para realizar la conversión de energía mecánica en eléctrica, se emplean unos generadores, más complicados que los que acabamos de ver en la pregunta anterior, que constan de dos piezas fundamentales:
      • El estator: Armadura metálica, que permanece en reposo, cubierta en su interior por unos hilos de cobre, que forman diversos circuitos.
      • El rotor: Está en el interior del estator y gira accionado por la turbina. Está formado en su parte interior por un eje, y en su parte más externa por unos circuitos, que se transforman en electroimanes cuando se les aplica una pequeña cantidad de corriente.
Cuando el rotor gira a gran velocidad, debido a la energía mecánica aplicada en las turbinas, se produce unas corrientes en los hilos de cobre del interior del estator. Estas corrientes proporcionan al generador la denominada fuerzaelectromotriz, capaz de producir energía eléctrica a cualquier sistema conectado a él. 

1.      Centrales Hidroeléctricas

Fueron las primeras centrales eléctricas que se construyeron.
Una central hidroeléctrica es aquella en la que la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en la energía cinética necesaria para mover el rotor de un generador, y posteriormente transformarse en energía eléctrica.
Por ese motivo, se llaman también centrales hidráulicas.
Las centrales hidroeléctricas se construyen en los cauces de los ríos, creando un embalse para retener el agua. Para ello se construye un muro grueso de piedra, hormigón u otros materiales, apoyado generalmente en alguna montaña.
La masa de agua embalsada se conduce a través de una tubería hacia los álabes de una turbina que suele estar a pie de presa, la cual está conectada al generador. Así, el agua transforma su energía potencial en energía cinética, que hace mover los álabes de la turbina. 







6…. Un generador  c.a tiene una armadura que consta de 150 vueltas de alambre, con un área de 20Cm² .la armadura girara con una frecuencia de 32 rev/seg. En un campo magnético cuya densidad de flujo es de 0.04 Tesla ¿Cuál es su máxima fem?

W= (2π rad)(f)=(2π rad/rev)(32 rev/s)=201.06 rad/s
Datos:                              formula:
N=150 vueltas                   Einst=NBAw sen
A=0.002                     
W=201.06 rad/s
B=0.04 T
E=?


                                                                           Sustitución:

                       E= (150 vueltas) (0.04T) (0.002 m²) (201.06 rad/s) (sen 90°)=2.4 V

                                                                              E=2.4 V                  







7…. Cuál  es la aplicación más frecuente   del principio de cambio constante
Que si la armadura  gira  a una  velocidad angular constante en un campo magnético constante, la magnitud de la fem inducida varia  en forma sinosoidal con respecto al tiempo



8… por medio de un esquema señala las partes de un transformador y explica como funciona

Hace algo más de un siglo que se inventó este dispositivo que ha hecho posible la distribución de energía eléctrica a todos los hogares, industrias, etc. Si no fuera por el transformador tendría que acortarse la distancia que separa a los generadores de electricidad de los consumidores.



 

 
Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida).



La representación esquemática del transformador es la siguiente:

La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna.
 - Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro
 - Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste.
 - Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje Habría una corriente si hay una carga (el secundario está conectado a una resistencia por ejemplo)


La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje.
La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) .

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.
Cuando el secundario tiene un mayor número de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje.  Cuando el secundario tiene un número menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cuál sea el caso, la relación siempre se da en términos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario.
Estos cálculos solo son válidos para transformadores con núcleo de hierro donde el acoplamiento es unitario.  Los transformadores con núcleo de aire para circuitos de RF son, en general, sintonizados para resonancia.  En este caso, se considera el factor de resonancia en lugar de la relación de vueltas.
Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él), o sea, se desprecian las pérdidas por calor y otras, entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps).
Pi = Ps
Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula.
Potencia (P) = Voltaje (V) x corriente (I)
P = V x I (watts)

Así, para conocer la corriente en el secundario cuando tengo la corriente Ip (corriente en el primario), Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario) se utiliza siguiente fórmula:

Is = Np x Ip / Ns






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