En el mundo de las aplicaciones magnéticas, específicamente los motores eléctricos y los transformadores, es importante comprender lo que los campos magnéticos están haciendo con su entorno. Una de las cosas que afecta el rendimiento del imán es la generación de corrientes parásitas. Las corrientes parásitas cambian la forma en que funcionan los sistemas magnéticos y también presentan oportunidades y desafíos para hacer que las cosas sean más eficientes y duren más.

 

¿Qué son las corrientes parásitas?

Las corrientes parásitas, también conocidas como corrientes de Foucault, son corrientes eléctricas circulares que se establecen en los conductores cuando se exponen a un campo magnético cambiante. Se parecen mucho a pequeños remolinos en una corriente, que fluyen en bucles cerrados perpendiculares al campo magnético. Las corrientes parásitas ocurren cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético o cuando cambia el campo magnético que rodea a un conductor estacionario. El tamaño de las corrientes parásitas depende de factores como la rapidez con la que cambia el campo magnético, la conductividad del conductor y cuál es la permeabilidad magnética del conductor.

Según la Ley de Lenz, la dirección de estas corrientes es tal que el campo magnético que generan se opone al cambio que las creó. Esta oposición puede causar amortiguación o arrastre magnético, que se ve en aplicaciones como los sistemas de frenado por corrientes parásitas, donde estas corrientes inducidas ralentizan la maquinaria giratoria o vehículos como las montañas rusas.

  

Formación y características de las corrientes parásitas

Las corrientes parásitas se generan siempre que un conductor está sujeto a un campo magnético cambiante. Hay muchas maneras en que esto puede suceder, pero una de las principales es cuando hay movimiento relativo entre el campo magnético y el conductor. Cuando el rotor está girando en un motor eléctrico, por ejemplo, se está moviendo a través de un campo magnético. A medida que lo hace, se forman corrientes parásitas dentro de los materiales conductores. Estas corrientes crean sus propios campos magnéticos que se oponen al campo magnético que los creó, lo que puede causar resistencia y provocar cosas que no desea que sucedan, como calentamiento y pérdida de energía.

El tamaño y el impacto de estas corrientes están influenciados por cosas como el tamaño del campo magnético, la resistividad del conductor y la rapidez con la que el flujo magnético cambia. El calor generado por las corrientes parásitas se llama calentamiento de Joule. Es cuando la energía eléctrica se convierte en energía térmica. Esto es algo bueno cuando lo está utilizando para el calentamiento por inducción. Pero cuando se trata de motores, transformadores y otros sistemas magnéticos, este calor es energía desperdiciada.

Impacto en el rendimiento del imán

Las corrientes parásitas pueden tener un impacto significativo en el rendimiento de los dispositivos magnéticos, tanto bueno como malo.

  1. Efectos de calentamiento: Una de las desventajas de las corrientes parásitas es el calor que producen. Las corrientes parásitas crean pérdidas resistivas, lo que hace que las cosas se calienten. En sistemas como motores eléctricos y transformadores, no desea que las cosas se calienten. Cuando lo hacen, significa que está desperdiciando energía y podría dañar los componentes. La gestión de estas pérdidas es importante para asegurarse de que sus cosas duren mucho tiempo y funcionen bien.
  2. Amortiguación magnética: Cuando tiene cosas que necesitan moverse, como en un motor eléctrico o generador, las corrientes parásitas crean sus propios campos magnéticos que se oponen al campo magnético que los creó. Esta oposición crea una fuerza de arrastre que ralentiza las cosas. Esto se llama amortiguación magnética. Puede ralentizar la rapidez con la que su sistema puede responder y hacer que su sistema sea menos eficiente.
  3. Reducción de ruido: Por otro lado, las corrientes parásitas pueden ser algo bueno. Cuando tiene cosas que vibran o hacen ruido, estas corrientes crean un efecto de amortiguación que puede reducir las vibraciones. Esto es útil en cosas como componentes automotrices y electrónica de consumo donde desea deshacerse del ruido.
  4. Sistemas de frenado: Las corrientes parásitas también se aprovechan en los sistemas de frenado para herramientas eléctricas y montañas rusas. En estos sistemas, los campos magnéticos opuestos generados por las corrientes parásitas actúan como un freno, proporcionando un método sin contacto para ralentizar los objetos en movimiento. Sin embargo, este método de frenado no es eficaz a bajas velocidades, lo que requiere frenos de fricción suplementarios para paradas completas.

 

Mitigar los efectos negativos

Para mejorar los sistemas magnéticos y reducir los efectos negativos de las corrientes parásitas, hay algunas cosas que puede hacer.

  1. Selección de Materiales: Puedes usar materiales que también no conduzcan electricidad. Por ejemplo, el acero de silicio es un material que se usa a menudo en los núcleos de transformadores y motores para reducir las corrientes de Eddy.
  2. Laminación: Puedes laminar los núcleos metálicos de las cosas. Creando múltiples capas de metal aislado, limitas el flujo de estas corrientes, lo que reduce el calor y hace que las cosas sean más eficientes.
  3. Diseño Geométrico: Puedes cambiar la forma de las cosas. Por ejemplo, puedes añadir ranuras o muescas para reducir los caminos disponibles para que fluyan las corrientes de Eddy. Esta es una técnica utilizada en motores eléctricos de alto rendimiento para hacerlos más eficientes.

Las corrientes de Eddy son un hecho en los sistemas magnéticos. Tienen un gran impacto en el rendimiento, la eficiencia y la durabilidad de los dispositivos. Al entender cómo funcionan y usar algunas técnicas avanzadas para minimizar sus efectos negativos, podemos hacer que los motores eléctricos, transformadores y otros dispositivos magnéticos funcionen mejor. A medida que seguimos desarrollando nuevos materiales y diseños, crearemos sistemas más eficientes y robustos.

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