CIRCUITOS MAGNTICOS

Segundo a Histria, a palavra magnetismo tem como origem Magnsia, nome de uma antiga cidade no continente asitico, de onde h registro da descoberta de um mineral que tinha a propriedade de atrair partculas de ferro. A esse mineral deu-se o nome de magnetita, que o xido de ferro com tal propriedade.

O que um CAMPO? uma regio do espao onde se observam determinadas propriedades. A existncia ou no de um campo numa determinada regio do espao verificada atravs dos seus efeitos

Exemplos de CAMPOS:Campo gravitacionalCampo eltricoCampo magntico

CAMPO MAGNTICO*** M ***Qual o maior im que existe na natureza?

CAMPO MAGNTICO

CAMPO MAGNTICOBSSOLA

CAMPO MAGNTICOO planeta Terra o maior de todos os ms, mas tambm encontramos na natureza ms menores!!!

CAMPO MAGNTICO

CAMPO MAGNTICOOs ims naturais tem a propriedade de atrair o ferro no magnetizado.Nota-se ainda que a fora de atrao mais forte em duas regies do im, denominadas de plos: POLO NORTE e POLO SUL

CAMPO MAGNTICO

CAMPO MAGNTICOLinhas de fora NO SE CRUZAM

Plos de mesmo nome se REPELEM

Plos de nomes diferentes se ATRAEM

CAMPO MAGNTICOde volta a BSSOLA...Plo SUL GEOGRFICOPlo NORTE GEOGRFICO

CAMPO MAGNTICOSer que eu posso criar o meu prprio CAMPO MAGNTICO?

CAMPO MAGNTICOHans Christian Oersted (1777 1851)

Esta pergunta foi respondida em 1819...

CAMPO MAGNTICOA experincia de Oersted...

CAMPO MAGNTICOAlm de se verificar a existncia de um CAMPO MAGNTICO atravs da BSSOLA, tambm podemos comprovar por meio das seguintes experincias:

CAMPO MAGNTICOAs linhas de fora podem ser visualizadas com o auxlio de limalha de ferro;

Foras magnticas entre 2 condutores retilneos e paralelos.

CAMPO MAGNTICOLinhas de fora na mesma direo se REPELEM

Linhas de fora em direes opostas se ATRAEM

CAMPO MAGNTICOPodemos afirmar que um campo magntico se torna mais FRACO quando: nos afastamos do condutor; diminui a corrente eltrica.

CAMPO MAGNTICOCom o objetivo de reforar o CAMPO MAGNTICO podemos fazer:ESPIRA

CAMPO MAGNTICOSe enrolarmos o condutor em forma de BOBINA o efeito ser ainda maior:BOBINA = conjunto de espiras!

CAMPO MAGNTICOUma barra de ferro ser atrada para o interior da bobina.atraoferroSe enrolarmos o condutor em forma de BOBINA o efeito ser ainda maior:

CAMPO MAGNTICOO campo magntico de uma BOBINA pode ser aumentado, introduzindo um ncleo de ferro em seu interior. Como o ferro um material magntico que possui baixa RELUTNCIA, ele permite que o nmero de linhas de fluxo concentradas no interior da BOBINA seja maior do que quando a BOBINA contm apenas ar.Quanto maior for o nmero de linhas de fluxo, mais intenso ser o CAMPO MAGNTICO!

CIRCUITOS MAGNTICOSNCLEO DE FERROiHComprimento mdio lnEnrolamento com N espiras

CIRCUITOS MAGNTICOSNCLEO DE FERROiHComprimento mdio lnEnrolamento com N espirasFluxo de DISPERSO

CIRCUITOS MAGNTICOSA lei bsica que determina a relao entre corrente eltrica e campo magntico a LEI DE AMPRE:iHEnrolamento com N espirasJ a densidade de corrente;H a intensidade de campo magntico.

CIRCUITOS MAGNTICOSQuando a LEI DE AMPRE for aplicada ao ncleo simples da figura ao lado, o primeiro membro se torna simplesmente o produto Ni das espiras e da corrente; o segundo membro igual ao produto da intensidade de campo magntico e do comprimento mdio do ncleo de ferro:iHEnrolamento com N espiras

CIRCUITOS MAGNTICOSOs ampre-espiras Ni podem ser produzidos por 1 ou mais enrolamentos, onde o total de todos os enrolamentos Ni;A direo de H dada pela THUMB RULE.

CIRCUITOS MAGNTICOSFORA MAGNETOMOTRIZ (fmm)

CIRCUITOS MAGNTICOSA intensidade de campo magntico H produz uma induo magntica B, em toda a regio onde ela existe, de valor:B tambm recebe o nome de densidade de fluxo.

CIRCUITOS MAGNTICOSA permeabilidade () a propriedade dos materiais de permitir a passagem do fluxo magntico, que a quantidade de campo que atravessa o material. 0 permeabilidade do espao livrer permeabilidade do material (permeabilidade relativa)

CIRCUITOS MAGNTICOSA permeabilidade do espao livre:A permeabilidade de materiais ferromagnticos so da ordem de 2000 a 6000.A permeabilidade relativa adimensional.

CIRCUITOS MAGNTICOSO fluxo magntico, atravs de uma certa superfcie a densidade de fluxo magntico atravs dessa superfcie:

CIRCUITOS MAGNTICOSA Relutncia dada por:

CIRCUITOS MAGNTICOSA Relutncia dada por:

CIRCUITOS MAGNTICOSUnidades:

ENTREFERROOs dispositivos de converso de energia que incorporam um elemento mvel exigem entreferro no ncleo.

lgln

H uma tendncia das linhas de campo magntico se abrirem ao atravessar o GAP DE AR. ln

Porqu?

Porque linhas de fora na mesma direo SE REPELEM !!! FRANGEAMENTO ou ESPRAIAMENTO

Talvez voc no saiba, mas, quando submetidas a um campo magntico, TODAS as substncias encontradas na natureza se magnetizam!

Atravs de experincias, os cientistas verificaram que as substncias magnticas so classificadas em 3 grandes grupos:

Substncias DIAMAGNTICAS (chumbo, cobre, prata, outro, etc)

Substncias PARAMAGNTICAS (alumnio,mangans, estanho, etc)

Substncias FERROMAGNTICAS (ferro, nquel, cobalto, etc)

Substncias DIAMAGNTICAS

Substncias PARAMAGNTICAS

Substncias FERROMAGNTICAS

Substncias FERROMAGNTICAS TRANSFORMADORESEMQUINAS ROTATIVAS

As substncias FERROMAGNTICAS apresentam a seguinte caracterstica:

quando removidas da influncia do campo magntico do m, elas NO SEDESMAGNETIZAM por completo.

Este fenmeno chamado de

HISTERESE MAGNTICA

Curva de Magnetizao (curva de imantao inicial)

Ferro fundidoAo fundidoAo SilcioLiga de Ferro e Nquel

Reduzindo o valor de H (corrente nula)...

... percebe-se que o magnetismo no material ferromagntico NO VOLTAR AO VALOR ZERO (magnetismo residual).RETENTIVIDADEIsto acontece por causa da HISTERESE!

Se a partir do ponto Br, for introduzida corrente no enrolamento da BOBINA, qual ser o comportamento da curva? (a corrente est no mesmo sentido do caso anterior)

Se a partir do ponto Br, for introduzida corrente no enrolamento da BOBINA, qual ser o comportamento da curva? (a corrente est no sentido contrrio)

Fora COERCIVA ouFora MAGNETIZADORAOs domnios invertem o sentido!

Se a corrente i continuar a ser aumentada...

Se a H for reduzido a ZERO...RETENTIVIDADE

Invertendo novamente o sentido da corrente...

Se a corrente i for aumentada...

Lao completo de HISTERESE!!!!Durante a histerese o material se aquece, devido a inverso dos domnios.A qtd de calor dissipada proporcional rea do lao de histerese.

A perda separada em:Perdas por Histerese -> corresponde a energia despendida em orientar os domnios magnticos na direo do campo.Perdas por corrente de Foucault -> perdas I2R de correntes que circulam no material.

Com o objetivo de reduzir as perdas causadas por corrente de Foucault no ncleo, o circuito magntico usualmente consiste de um pacote de chapas finas.

1855: o francs Leon Foucault descobre as corrente induzidas nos condutores metlicos

Histerese vem do grego HYSTERESIS, que significa atraso! Ou seja, histerese quer dizer seguir atrs. O fluxo magntico no ncleo do material ferromagntico segue atrs dos aumentos da fora magnetizadora.

Determinar o valor da corrente i1, que gera a fmm1 do circuito abaixo sabendo que o material o ao-silcio, que o ncleo tem um comprimento de 50cm e rea de 5cm2, que o fluxo vale 500Wb e que N2=2N1. Dados N1=50espiras e i2=215mA.Curva de magnetizao do ao-silcio

Determinar o valor da corrente i, no circuito abaixo, necessria para estabelecer 1T no entreferro. Dados: ln=100 mm; le=0,1mm; N=10 espiras. Despreze o frangeamento e a disperso.Obs: pela curva de magnetizao sabe-se que para B=1T tem-se um H=130Ae/m

Um circuito magntico, de seo reta varivel, mostrado na figura abaixo; a parte de ferro tem a caracterstica B-H da figura do prox slide.Dados: N=100; l1=4l2=40cm; A1=2A2=10cm2; lg=2mm; fluxo de disperso 0,01mWb. Calcule a corrente i necessria para estabelecer uma densidade de fluxo no entreferro de 0,6T.

Curva B-H para o exerccio 3

INDUTNCIAiHAlnO circuito magntico mostrado na figura abaixo freqentemente utilizado em circuitos eltricos e pode ser representado por um elemento de circuito denominado de indutor.

INDUTNCIAA indutncia definida como o enlace de fluxo por unidade de corrente.

INDUTNCIADefinindo a indutncia em termos da relutncia do caminho magntico.

Para o circuito magntico da figura abaixo, temos que N=400 espiras; lc=50cm; lg=1,0mm; Ac=Ag=15cm2; i=1,0A; r=3000. Calcule: (a) o fluxo e a densidade de fluxo no gap de ar e (b) a indutncia

P.C. Sen; Principles of Electric Machines and Power Electronics, Second Edition, John Wiley & Sons, 1997. S.A.Nasar; Mquinas Eltricas, McGraw-Hill do Brasil, 1984.A.E.Fitzgerald et al.; Mquinas Eltricas, McGraw-Hill do Brasil, 1975.G.G.M. Gozzi; Circuitos Magnticos, Editora rica, 1996.H. Mileaf; Eletricidade 1, Editora Martins Fontes, 1982.