Transcript مدار معادل مغناطیسی

‫بنام خدا‬
‫عنوان‪:‬‬
‫درس ماشین ‪1‬‬
‫بخش اول‪ :‬مدارهای مغناطیس ی‬
‫استاد‪ :‬حسین عزیزی مقدم‬
‫نیمسال دوم ‪91-92‬‬
‫‪1‬‬
‫سرفصل مطالب‪:‬‬
‫مقدمه و تعاريف پایه‬
‫رابطة ‪i-H‬‬
‫رابطة ‪B-H‬‬
‫مدار معادل مغناطیس ی‬
‫منحنی مغناطیس شوندگی‬
‫حل مدار معادل مغناطیس ی‬
‫محاسبة اندوکتانس‬
‫حلقة هیسترزیس و محاسبة تلفات فوکو و هیسترزیس‬
‫حل مدار مغناطیس ی با وجود آهنربای دائم‬
‫‪2‬‬
‫رابطة ‪:i-H‬‬
‫با عبور جریان از یک هادی میدان مغناطیس ی در اطراف هادی شکل می گیرد‬
‫جهت خطوط شار یا شدت میدان مغناطیس ی ‪ H‬توسط قانون شست دست راست تعیین میشود‬
‫رابطه بین جریان وشدت میدان مغناطیس ی از قانون مداری آمپر حاصل میشود‬
‫قانون آمپر‪ :‬انتگرال خطی شدت میدان مغناطیس ی برروی هرمسیرمسدود معادل مجموع جریانهایی است که‬
‫بواسطه آن مسیر مسدود احاطه میشود‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫مثال ‪ :‬یک سیم هادی جریان را در نظر بگیرید‪ .‬شدت میدان و چگالی شار در اطراف آن را بیابید؟‬
‫قانون آمپر‪:‬‬
‫‪4‬‬
‫رابطة ‪:B-H‬‬
‫شدت میدان مغناطیس ی ‪ ، H‬چگالی شار مغناطیس ی ‪ B‬را ایجاد می کند ‪.‬‬
‫بردار چگالی شار همجت با راستای میدان در هر نقطه میباشد‪.‬‬
‫چگالی شار‪ :‬شار عبوری از واحد سطح‬
‫ضریب نفوذپذیری مغناطیس ی فضای آزاد‬
‫ضریب نفوذپذیری مغناطیس ی نسبی مادة مغناطیس ی‬
‫‪5‬‬
‫مدار معادل مغناطیس ی‪:‬‬
‫هستة مغناطیس ی چنبره‪:‬‬
‫نیروی محرکة مغناطیس ی یا ‪: MMF‬‬
‫‪ :R‬شعاع متوسط هسته‬
‫‪ : MMF‬آمپر دور مورد نیاز برای‬
‫ایجاد شار مورد نیاز در مدار‬
‫مغناطیس ی‬
‫‪6‬‬
‫مدار معادل مغناطیس ی‪:‬‬
‫کل شار عبوری از یطح مقطع داده شده‬
‫با جایگذاری‬
‫‪:‬‬
‫‪7‬‬
‫تعریف رلوکتانس یا مقاومت مغناطیس ی ‪:‬‬
‫مقاومت مواد مختلف در مقابل نفوذ میدان الکتریکی‬
‫مواد با نفوذپذیری مغناطیس ی باال مقاومت مغنطیس ی کمتری دارند‬
‫عکس مقاومت مغناطیس ی هدایت مغناطیس ی یا پرمانس‬
‫نیروی مغناطیس کنندگی با واحد آمپر دور بر متر‪:‬‬
‫‪8‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪9‬‬
‫مقایسة مقاومت رلوکتانس ی با مقاومت الکتریکی‬
‫‪10‬‬
‫مقایسة مدار الکتریکی و مغناطیس ی‪:‬‬
‫‪11‬‬
‫مقایسة کمیتهای مدار الکتریکی و مغناطیس ی‪:‬‬
‫‪F‬‬
‫‪F‬‬
‫‪12‬‬
‫پارامترهای کلیدی مواد مغناطیس ی‪:‬‬
‫‪13‬‬
‫مشخصات مواد مغناطیس ی‪:‬‬
‫‪14‬‬
‫منحنی مغناطیس شوندگی‪:‬‬
‫در هسته چنبره با افزایش جریان‪،‬شدت میدان مغناطیس ی افزایش می یابد‬
‫با افزایش ‪ H‬چگالی شار در هسته افزایش می یابد‬
‫منحنی مشخصه ‪ B-H‬یا منحنی مغناطیس شوندگی‬
‫ً‬
‫چگالی شار در ناحیه ای که شدت میدان مغناطیس ی اندازه های کمی دارد تقریباخطی افزایش میابد‬
‫در اندازه های بیشتر ‪ H‬تغییرات ‪ B‬غیر خطی استو ماده مغناطیس ی اثر اشباع از خود نشان میدهد‬
‫مقاومت مغناطیس ی مسیر مغناطیس ی به چگالی شار بستگی دارد‪.‬‬
‫آنگاه که ‪ B‬کم است مقاومت مغناطیس ی کوچک است و هرگاه ‪B‬بزرگ باشد مقاومت مغناطیس ی نیز بزرگ است‪.‬‬
‫تفاوت مدار الکتریکی (مدار مقاومتی) و مغناطیس ی‪ :‬مقاومت به جریان در مدار الکتریکی بستگی ندارد‪ ،‬حال آنکه مقاومت‬
‫مغناطیس ی به چگالی شار مدار مغناطیس ی وابسته است‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫مشخصة ‪ B-H‬چند مادة فزومغناطیس‬
‫‪16‬‬
‫مقایسة مواد مغناطیس ی مختلف بر حسب چگالی شار اشباع‪:‬‬
‫‪17‬‬
‫مقایسة مواد مغناطیس ی مختلف بر حسب چگالی شار اشباع‪:‬‬
‫مواد با چگالی اشباع باال‪:‬‬
‫‪18‬‬
‫مقایسة مواد مغناطیس ی مختلف بر حسب چگالی شار اشباع‪:‬‬
‫‪19‬‬
‫چند نمونه ورق مغناطیس ی تجاری‪:‬‬
‫‪20‬‬
‫جمع بندی‪ :‬تعاریف پایه و واحد های مورد استفاده در تحلیل مغناطیس ی‪:‬‬
‫‪21‬‬
‫مدار مغناطیس ی با فاصلة هوایی‪:‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪22‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪23‬‬
‫مثال‪:‬‬
‫‪24‬‬
25
26
27
28
29
30
31
Magnetic Circuit with an Air Gap
Rcore
1 l
1 (4 x6  0.5)cm


 A  r  0 (2cm)(3cm)

1
(6000)(4x107 ) 6 x10 4 m
 5.195x104
 r  6000
23.5 x10 2 m
Fringing
We approximately account for fringing by
adding the length of the gap to the depth
and width in computing effective gap area.
Agap  (2cm  0.5cm) x(3cm  0.5cm)
 8.75x10 4 m 2
 gap   0  4x107
R gap 
1
0.5 x10 2 m
4x107 8.75x10 4 m 2
 4.547x106
Magnetic Circuit with an Air Gap
Rtotal  Rcore  Rgap
 5.195x104  4.547x106  4.600x106
  Bgap Agap  (0.25T )(8.75x10 4 m 2 )
 2.188x10 4 W b
F  R  (2.188x10 4 )(4.600x106 )
 1006A turns
 Ni
F 1006A turns
i

 2.012A
N
500 turns
Exercise 15.9
Determine the current required to establish a flux density of 0.5T in the
air gap
Exercise 15.9
Agap  (2cm  1cm) x(2cm  1cm)
 9 x10 4 m 2
7
 gap   0  4x10
R gap 
1
1x10 2 m
4x107 8.75x10 4 m 2
 8.842x106
Exercise 15.9
Rcore
1 l
1 (2 x8  2 x6  1)cm


 A  r  0 (2cm)(2cm)

2
1
27x10 m
7
4
(5000)(4x10 ) 4 x10 m
 107.4 x103
Exercise 15.9
Rtotal  Rgap  Rcore
 8.842x106  0.107x106  Rgap
  Bgap Agap  (0.5T )(9 x10 4 m 2 )
 0.45mW b
Rtotal
i
N
(8.842x106  0.107x106 )(0.45x103 )

1000
 4.027A
A Magnetic Circuit with Reluctances in
Series and Parallel
Find the flux density in each gap
A Magnetic Circuit with Reluctances in
Series and Parallel
Rtotal  Rc 
1
1
1

Ra Rb
Ni
c 
Rtotal
Rb
a 
c
Ra  Rb
b 
Ba 
Ba 
Ra
c
Ra  Rb
a
Aa
a
Aa
(currentdivider)
41
42
43
44
45
46
47
48
49
‫ادامه دارد‬
‫‪50‬‬