Qué es el dinamómetro de corrientes de Foucault : Construcción y su funcionamiento

Un dinamómetro de corrientes de Foucault es un dispositivo especial con menos pérdidas, alta eficiencia y más versátil en comparación con el dinamómetro mecánico convencional. En el dinamómetro de corrientes de Foucault, las pérdidas son menores debido a la ausencia de contacto físico entre los devanados y la excitación. Debido a su pequeño tamaño y a su combinabilidad, tiene numerosas aplicaciones, e incluso para algunos casos, como la comprobación del rendimiento de un motor de combustión interna, se utiliza como carga. En este artículo se presenta una visión general de un dinamómetro de corrientes inducidas.

¿Qué es el dinamómetro de corrientes de Foucault?

Un dinamómetro de corrientes de Foucault es un dispositivo electromecánico de conversión de energía, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Utiliza fundamentalmente la Ley de Faraday de la inducción electromagnética como principio de funcionamiento. A continuación se muestra un esquema del dinamómetro.

Los aspectos constructivos del dinamómetro de corrientes inducidas se muestran en la figura anterior. Consta de un bastidor exterior como estator, que también se denomina miembro estacionario de la máquina. El estator está formado por bobinas, que se colocan en las ranuras del estator. Cuando los devanados del estator se excitan, se produce un campo magnético en las bobinas del estator. En el caso de las máquinas de alta potencia, se colocan devanados trifásicos en las ranuras del estator.

Los devanados del estator son de cobre. El armazón exterior, es decir, el estator, está hecho de un material magnético como el hierro fundido o el acero al silicio en caso de aplicaciones delicadas. El miembro giratorio se llama rotor, que se mantiene debajo de las bobinas del estator. El rotor se coloca en un eje para que pueda girar. Los devanados del rotor se colocan en las ranuras del mismo. En el caso de las máquinas pesadas, se utilizan devanados trifásicos del rotor que se mantienen en las ranuras del mismo.

El rotor debe estar conectado al motor principal, de forma que cuando éste gire, proporcione la entrada mecánica al aparato. Para excitar los devanados del estator se utiliza una alimentación de corriente continua. En el caso de las máquinas grandes, se utilizan unidades rectificadoras para conseguir esta alimentación de corriente continua. En las máquinas grandes, se utiliza aceite para la refrigeración y el aislamiento de los devanados del estator. Esto es importante para disipar el calor generado.

Para medir la corriente producida y el par inducido se utiliza un medidor de corriente como el que se muestra en el diagrama. Se conecta un puntero mediante un brazo al estator, que puede medir el par generado en el rotor. Y con el conocimiento de la velocidad, utilizando este valor de par, podemos calcular la potencia generada en la máquina.

Funcionamiento del dinamómetro

Un dinamómetro de corrientes parásitas funciona según el principio de la Ley de Faradays de la inducción electromagnética. Según esta ley, siempre que hay un desplazamiento relativo entre un conjunto de conductores y un campo magnético, se induce una emf en el conjunto de conductores. Esta emf se denomina emf inducida dinámicamente. En el caso del dinamómetro, cuando los polos del estator se excitan con una alimentación de corriente continua que se conecta al estator.

Cuando se conecta la alimentación de corriente continua, las bobinas del estator se excitan y se produce un campo magnético en las bobinas del estator. En el caso de una máquina trifásica, obtenemos un campo magnético giratorio trifásico, en las bobinas del estator cuando las bobinas se excitan con la alimentación trifásica. Cuando el motor principal gira, el rotor, las bobinas del rotor giran e interactúan con el campo magnético del estator.

Hay que tener en cuenta que en este caso el campo magnético del estator es de naturaleza estática. Como la excitación es de corriente continua, obtenemos un campo magnético estático. Cuando las bobinas del rotor cortan el campo magnético del estator, se induce una emf, ya que en este caso el campo magnético es estático y los conductores están girando. Por tanto, hay un desplazamiento relativo entre el campo magnético y los conductores.

Características del dinamómetro de corrientes de Foucault

Hay que observar que el dinamómetro de corrientes de Foucault es diferente del dinamómetro mecánico convencional. En este caso, cuando el rotor del dinamómetro corta el campo magnético del estator, se induce una emf en los conductores del rotor. Esto hace que fluyan corrientes de Foucault en los conductores del rotor. La dirección de las corrientes parásitas es opuesta al cambio del flujo magnético y se genera en el rotor.

El rotor se opone a la fuerza ejercida por el flujo magnético, pero debido a la entrada del motor principal, sigue girando. Y como no hay contacto físico entre el campo magnético y los conductores, las pérdidas producidas son muy reducidas en comparación con un generador convencional.

A diferencia de un dinamómetro mecánico convencional, en un dinamómetro de corrientes de Foucault se conecta un brazo al cuerpo del estator. En el extremo del brazo se conecta una aguja que puede medir el par producido en el bobinado del rotor. Conociendo la velocidad del rotor, se puede conocer la cantidad de potencia, ya que la potencia es igual al producto del par y la velocidad.

Ventajas del dinamómetro

Las ventajas del dinamómetro de corrientes inducidas son

1. Es más eficiente en comparación con el dinamómetro mecánico convencional debido a las bajas pérdidas por fricción.
2. Su estructura es sencilla
3. Su manejo es más cómodo que el de los dinamómetros convencionales
4. Tiene una respuesta dinámica rápida debido a la baja inercia rotacional.
5. Debido a la ausencia de grandes bobinados, el número de pérdidas de cobre es menor.
6. Se puede conectar fácilmente a una unidad de control externa para supervisar el flujo de corrientes e incluso controlarlo.
7. El par de frenado es muy elevado
8. Es muy preciso y estable

Aplicaciones

Las principales aplicaciones son

• Pruebas de rendimiento del motor de combustión interna
• Utilizado en motores de pequeña potencia
• Piezas de transmisión de automóviles
• Turbinas de gas
• Turbinas de agua

Por lo tanto, hemos visto los principios de funcionamiento de los dinamómetros, que son de naturaleza compacta y versátil. Hay que pensar cómo se pueden llevar las características de funcionamiento de un dinamómetro dinamómetro ¿hasta el nivel de los dinamómetros mecánicos convencionales?