Circuite magnetice. Reluctanta magnetica. Legea lui Ohm pentru circuite magnetice

Circuite magnetice. Reluctanta magnetica. Legea lui Ohm pentru circuite magnetice

Circuitul magnetic este un sistem fizic constituit din medii magnetice, frecvent feromagnetice, si intrefieruri prin care se inchid fluxuri magnetice. Portiunea de miez magnetic pe care se afla situata bobina se numeste miez propriu-zis sau coloana, iar portiunea fara infasurare se numeste jug sau armatura. Fetele miezului magnetic care marginesc intrefierul se numesc poli magnetici. Daca liniile de camp magnetic ies din pol, acesta poarta denumirea de pol nord, iar in polul sud intra liniile de camp magnetic (curbele tangente la vectorul inductie magnetica ) De obicei portiunea de circuit magnetic constituita din miezul feromagnetic este portiunea utila. Campul magnetic ce nu se inchide prin miezul magnetic si prin intrefier se numeste camp magnetic de dispersie sau de scapari.

Circuitele magnetice formate din materiale magnetice cu caracteristici liniare se numesc circuite magnetice liniare. Astfel de circuite sunt cele constituite din materiale neferomagnetice sau din materiale feromagnetice moi si nesaturate. Circuitele magnetice neliniare contin cel putin o portiune din materiale magnetice neliniare cum sunt materialele feromagnetice saturate. In majoritatea cazurilor din practica intervin circuite magnetice neliniare.

Din punct de vedere al surselor de camp magnetic se intalnesc:

- circuite magnetice de curent continuu in care prin bobine trece curent continuu

- circuite magnetice de curent alternativ la care infasurarile sunt strabatute de curenti alternativi

- circuite magnetice cu magneti permanenti unde fluxul magnetic este produs de magnetizatia perma-nenta a magnetilor permanenti

- circuite magnetice mixte.

Sa consideram pentru inceput un circuit magnetic liniar prevazut cu o infasurare de curent continuu (fig. 2.61) avand N spire parcurse de curentul i. Aplicand legea circuitului magnetic in lungul curbei C, care se inchide prin miez, avem:

(2.266)

Pentru o portiune dintr-un tub de camp magnetic cuprinsa intre sectiunile 1 si 2 (fig. 2.62) tensiunea magnetica intre punctele 1 si 2 se poate calcula cu expresia:

Fluxul magnetic prin sectiunea transversala a tubului de camp magnetic este:

(2.267)

Daca se considera ca vectorii si sunt paraleli si ca in sectiunea DA inductia magnetica este aceeasi avem:

iar tensiunea magnetica se poate scrie:

(2.268)

Marimea:

(2.269)

care dupa cum se observa este egala cu raportul dintre tensiunea magnetica si fluxul magnetic fascicular pentru o portiune de tub magnetic se numeste reluctanta magnetica sau rezistenta magnetica a portiunii de circuit magnetic considerate:

(2.270)

Unitatea de masura in SI a reluctantei magnetice este amper pe weber A/Wb. Marimea inversa a reluctantei L_m= 1/R_m se numeste permeanta. Relatia dintre tensiunea magnetica, fluxul magnetic si reluctanta magnetica

a unui tub de camp magnetic sau a unei portiuni de circuit magnetic poarta denumirea de legea lui Ohm pentru circuitul magnetic.

In cazul unui circuit magnetic de lungime l, sectiune A si permeabilitate magnetica m reluctanta magnetica are expresia:

(2.271)

Daca se considera circuitul magnetic complet, constituit dintr-o succesiune de portiuni din materiale magnetice diferite, cu lungimi si sectiuni date, reluctanta magnetica echivalenta se poate calcula cu formula:

(2.272)

De remarcat faptul ca pentru o portiune de circuit magnetic ce cuprinde si o infasurare cu tensiunea magnetomotoare U_mm legea lui Ohm se poate scrie in forma:

(2.273)

Relatiile scrise anterior pentru o portiune de circuit magnetic sau pentru un circuit magnetic complet releva existenta unei analogii formale intre un circuit magnetic si un circuit electric. Corespondenta dintre marimile magnetice si cele electrice este urmatoarea:

marimi magnetice marimi electrice

U_n - tensiunea magnetica U - tensiune electrica

U_mm,q - tensiunea magnetomotoare, U_e - tensiune

solenatie electromotoare

F - flux magnetic fascicular i - curent electric

R_m - reluctanta magnetica R - rezistenta electrica

L - permeanta magnetica G - conductanta

Pe baza acestor corespondente calculul circuitelor magnetice liniare se poate efectua prin rezolvarea unor scheme electrice echivalente cu metodele din teoria circuitelor electrice.