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Conversão de Energia I
Circuitos Magnéticos
Departamento de Engenharia Elétrica
Circuitos Magnéticos
Aula I.4
Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
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Bibliografia
FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.Capítulo 1 – Circuitos magnéticos e materiais magnéticos
KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores. Editora Globo. 1986.
Não comenta muito sobre circuito magnéticos
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de
Conversão de Energia I
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas Elétricas. LTC, 1999. Capítulo 1 – Teoria e circuitos magnéticos Pag. 1 - 33
Bim, Edson. Máquinas Elétricas e Acionamento. Editora Elsevier, 2009.
Capítulo 1 – Circuitos magnéticos Pag. 1 - 34
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CIRCUITOS MAGNÉTICOS COM ÍMÃS
PERMANENTES
• Inicialmente vamos considerar um materialferromagnético ilustrado na figura 1, enrolado com Nespiras condutoras em que circula uma correnteelétrica de intensidade i, suficiente para levar o núcleointerno à saturação.interno à saturação.
• Sabemos que, de acordo com a teoria dos domíniosmagnéticos, o núcleo manterá um magnetismoresidual depois a corrente é extinta, conforme pode sermostrado pelo ciclo de histerese na figura 1. Pode-seassim dizer que o material ferromagnético imantou-se,ou tornou-se um ímã permanente.
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• Observemos aí que não se trata do produto dosvalores máximos de B e de H, ou seja, de Bmaxpor Hmax.
• O máximo produto BH para um determinadomaterial indica a máxima densidade de energiamaterial indica a máxima densidade de energia(J/m3) que pode ser armazenada no imãcomposto de certa substância. Quanto maior ovalor do máximo produto B H, menor será aquantidade de material necessária para que seobtenha um dado valor de fluxo magnético.
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Imãs Permanentes com Entreferro
• Imãs permanentes são normalmente utilizados
em estruturas que apresentem entreferros. As
maiores aplicações são medidores, microfones,
alto falantes, geradores de pequeno porte.alto falantes, geradores de pequeno porte.
• Atualmente máquinas de grande porte também
estão sendo construídas utilizando-se imãs
permanentes, com o desenvolvimento de ligas
especiais (Samário-Cobalto, por exemplo), que
dão origem aos chamados superimãs.
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• A lei de Ampère aplicada a este circuito
fornece:
• Como não existe corrente, consequentemente
não existirá também a Fmm no circuito
magnético. Assim, a equação (1) resulta:
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• Sabemos que no entreferro a permeabilidade
é baixa e linear. Assim
• Esta expressão com o uso da (2) permite
escrever que:escrever que:
• Considerando o efeito de espraiamento do
fluxo no entreferro, temos que:
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• A igualdade das expressões (4) e (5) fornece:
• Portanto:
A igualdade das expressões (16.4) e (16.5)
• Esta é a equação da reta OP' mostrada na figura 6, comdeclividade negativa. Sua intersecção com a curva dedesmagnetização fornece o ponto de operação do ímã como entreferro.
fornece:
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Exemplo 1
• Como mostrado na Fig. 1, um circuito magnético é constituído por um núcleo de alta permeabilidade (→ ∞), um entreferro de comprimento g = 0,2 cm e uma seção de material magnético de comprimento lm = 1,0 cm. A área magnético de comprimento lm = 1,0 cm. A área da seção reta do núcleo e do entreferro é igual a Am= Ag = 4 cm2.
• A) Calcule a densidade de fluxo Bg no entreferro, quando o material magnético é Alnico 5 e aço elétrico M-5.
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Segundo quadrante de um laço de histerese do Alnico 5;
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Exemplo 2
• O circuito magnético da Fig. 1 é modificado de
modo que a área do entreferro seja reduzida
• a Ag = 2,0 cm2, como mostrado na Fig. 2.
Encontre o volume mínimo de imã necessárioEncontre o volume mínimo de imã necessário
• para produzir uma densidade de fluxo de 0,8 T
no entreferro.
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Exemplo 3
• A estrutura da figura abaixo é construída deforma tal que o campo magnético tem umcomportamento praticamente radial noentreferro. Calcule o comprimento d que deve terum ímã permanente construído com alnicoum ímã permanente construído com alnicoaglutinado comercial, de forma que a induçãomagnética B no entreferro seja de 0,2 T. Dados:entreferro lg = 1 mm, raio médio R = 2 cm.Desprezar a relutância do ferro e o espraiamentodas linhas de campo magnético.
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Exemplo 3
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