Transcript magnetický obvod, hysterezní smyčka

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště,
Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace
Registrační číslo projektu:
CZ.1.07/1.5.00/34.0245
Číslo DUM:
VY_32_INOVACE_07_B_14
Tematická oblast:
Elektrostatické pole a elektromagnetismus
Téma:
Magnetický obvod, hysterezní smyčka
Autor:
Ing. Lukáš Nepokoj
Datum vytvoření:
prosinec 2012
Anotace
Materiál je určen pro 1. ročník studijního oboru MIEZ, předmětu ELEKTROTECHNIKA,
inovuje výuku použitím multimediálních pomůcek – prezentace s názornými obrázky a
schématy doplněných textem podporujícím výklad učitele.
Metodický pokyn
Materiál používá učitel při výkladu – pro větší názornost a atraktivnost výuky a zároveň
jej mohou využívat žáci pro domácí přípravu na výuku.
MAGNETICKÝ OBVOD, HYSTEREZNÍ SMYČKA
 Na silovém působení magnetického pole na
vodič s proudem je založena funkce mnoha
strojů a přístrojů:
 elektromotorů a generátorů.
 měřicích přístrojů
 reproduktorů
 transformátorů a tlumivek
 atd.
3
MAGNETICKÝ OBVOD
 Magnetické pole se musí soustředit do určitého
pracovního prostoru (např. vzduchová mezera).
𝜱 = 𝜱𝒄 − 𝜱𝒓
𝑭𝒎 = 𝑵 ∙ 𝑰
𝛷𝑐 – celkový magnetický tok
𝛷𝑟 – rozptylový magnetický
tok
𝛷 – hlavní (pracovní)
magnetický tok
𝐹𝑚 – magnetomotorické napětí
4
MAGNETICKÝ OBVOD
 Hopkinsonův zákon
 Vyjadřuje vztah mezi magnetickým tokem a
magnetomotorickým napětím.
 Je to formálně obdoba Ohmova zákona pro elektrický obvod.
𝜱 = 𝑮𝒎 ∙ 𝑭𝒎 𝑊𝑏; 𝐻, 𝐴
𝑭𝒎
𝜱=
𝑊𝑏; 𝐴, 𝐻−1
𝑹𝒎
𝐺𝑚 – permeance (magnetická vodivost)
𝑅𝑚 – reluktance (magnetický odpor)
𝟏
𝑮𝒎 =
𝑹𝒎
5
MAGNETICKÝ OBVOD
 Grafickým zobrazením Hopkinsonova zákona je
magnetizační charakteristika magnetického obvodu
(𝛷 = 𝑓 𝐹𝑚 ).
 U feromagnetických obvodů není permeabilita
konstantní a závisí na magnetické indukci.
 Proto má magnetizační charakteristika výrazně
nelineární průběh a při velkých hodnotách
magnetomotorického napětí vykazuje stav
nasycení.
6
MAGNETICKÝ OBVOD
 Magnetické vlastnosti každého materiálu udává
magnetizační křivka (křivka prvotní magnetizace).
 Při větších indukcích dochází
k postupnému nasycování
materiálu a magnetizační
křivka se ohýbá.
 V oblasti nasycení je křivka
opět přibližně přímková
(rovnoběžná s osou H).
7
HYSTEREZNÍ SMYČKA
 Magnetujeme-li dokonale
odmagnetovaný materiál tak,
že plynule zvyšujeme
intenzitu magnetického pole,
roste indukce z nulové
hodnoty podle křivky
prvotní magnetizace
do bodu A.
 Zde dosáhne maximální
hodnoty indukce BA při intenzitě HA.
8
HYSTEREZNÍ SMYČKA
 Při nulové intenzitě magnetického
pole zůstává v materiálu zbytková
indukce Br a k jejímu potlačení je
potřeba intenzita HC opačného
směru (koercitivní síla).
Br – remanentní indukce
HC – koercitivní síla
Jsou mírou magnetické
tvrdosti nebo měkkosti magnetických materiálů.
9
HYSTEREZNÍ SMYČKA
 Hysterezní smyčka se
stane uzavřenou asi
po 10-ti cyklech
přemagnetizace.
 Plocha hysterezní
smyčky je úměrná
ztrátě energie při
jednom cyklu
přemagnetizace.
10
HYSTEREZNÍ SMYČKA
Proto se pro magnetické obvody strojů
a přístrojů na střídavý proud používají
magneticky měkké materiály, které
mají úzkou hysterezní smyčku.
Pro permanentní magnety se naopak
používají magneticky tvrdé materiály se
širokou hysterezní smyčkou, které mají
velkou remanentní indukci i koercitivní sílu.
11
MAGNETICKÝ OBVOD, HYSTEREZNÍ SMYČKA
 OPAKOVÁNÍ:
1) Nakreslete a popište magnetický obvod.
……………………………………………………………
2) Co popisuje Hopkinsonův zákon?
.………………………………......................................
3) Co je zobrazením Hopkinsonova zákona?
..………………………................................................
4) Popište průběh hysterezní smyčky.
..................................................................................
12
MAGNETICKÝ OBVOD, HYSTEREZNÍ SMYČKA
 Vocabulary:
magnetic circuit – magnetický obvod
magnetic flux – magnetický tok
magnetomotive force – magnetomotorické napětí
initial magnetization curve – křivka prvotní magnetizace
hysteresis loop – hysterezní křivka
saturation – nasycení
13
Použité zdroje
 TKOTZ, Klaus a kol. PŘÍRUČKA PRO ELEKTROTECHNIKA.
Praha: Europa-Sobotáles cz, s.r.o., 2006, ISBN 80-86706-13-3.
 Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů
autora.
14