مدار مغناطیسی سری

مدار مغناطیسی سری[1]

تعریف: مدار مغناطیسی سری به مدار مغناطیسی گفته‌می‌شود که دارای قسمت‎‌‌های مختلف با ابعاد و مواد مختلف‌است که همان میدان مغناطیسی را دارا می‌باشد.

یک سیم پیچ دایره ای یا سولونوئید با ابعاد مختلف را در شکل زیر در نظر بگیرید:

جریان I از سولونوئید با N حلقه که روی یک بخش از سیم پیچ مدور‌است عبور می‌کند و  Φ شاری‌است که در هسته سیم پیچ تشکیل شده‌است.

a₁، a₂، a₃  سطح مقطع سلونوئید‌است.

l₁، l₂،l₃  طول سه سیم پیچ مختلف دارای ابعاد مختلف بصورت سری‌است.

µr₁، µr₂، µr₃  نفوذپذیری نسبی[2] مواد سیم پیچ مدور‌است.

a_g  ناحیه و طول شکاف هوایی‌است.

رلوکتانس کلی (S) مدار مغناطیسی برابر

کل MMF = φ x S ……..…. (1)

مقدار S را در معادله (1) قرار میدهیم و داریم ،

(As B = φ/a) مقدار B را در معادله 2 قرار میدهیم معادله زیر را برای MMFکلی بدست می‌آوریم

روش محاسبه کل MMF برای مدار مغناطیسی سری

1. 1. مدار مغناطیسی به یک بخش یا بخش‌های مختلف تقسیم می‌شود.
2. 2. حال مقدار چگالی شار (B)[3] بخش‌های مختلف را تعیین کنید. همانطور که می دانیم B = φ / a جایی که φ واحد شار وبر‌است و واحدa بعنوان سطح مقطع، متر مربع‌است
3. 3. مقدار نیروی مغناطیسی (H) را تعیین‌کنید زیرا می‌دانیم که H = B/µ₀µ_r  در جایی که B چگالی شار به واحد وبر بر متر مربع‌است و µ₀ نفوذپذیری مطلق‌است و مقدار آن 4πx10^-7‌است و µ_r  نفوذپذیری نسبی مواد است و مقدارش داده‌می‌شود. اگر مقدار µ_r  داده‌نشده‌باشد ، باید مقدار را از مقدار H در منحنی B-H محاسبه‌کنید

4- مقدار نیروی مغناطیسی (H) به عنوان H₁، H₂، H₃، Hg به صورت جداگانه با طول قسمت‌های مختلف که به ترتیب ، l₁، l₂،l₃  و lg  می‌باشد ، ضرب می‌شود.

5- در آخر ، تمام مقادیر Hx l را جمع کنید و بنابراین ، MMF کل خواهد بود

مقدار H برای قسمت شکاف هوایی همیشه µ_g = B/µ_0. خواهد بود.

نمودار B-H

نمودار ترسیم شده بین چگالی شار (B) و نیروی مغناطیس (H) از هر ماده، نمودار B-H  یا منحنی مغناطیسی شدن نامیده می‌شود.

شکل منحنی B-H اکثرا غیرخطی‌است به این معنی که نفوذپذیری نسبی (µ_r) مواد متفاوت‌است و ثابت نیست. مقدار نفوذپذیری نسبی عمدتا به مقدار چگالی شار بستگی‌دارد.

اما در مورد مواد غیر مغناطیسی مانند پلاستیک ، لاستیک و غیره و برای مدار مغناطیسی که دارای شکاف هوا‌است ، مقدار آن ثابت است و با (µ₀) مشخص می‌شود. مقدار آن 4πx10^-7 H/m‌است و معمولاً به عنوان نفوذپذیری مطلق یا نفوذپذیری فضای آزاد شناخته‌می‌شود.

منحنی B-H برای مواد مختلف

منحنی B-H برای مواد مختلفی از قبیل چدن[4] ، فولاد و ورق فولاد  در شکل بالا نشان داده‌شده‌است.

[1] Series Magnetic Circuit

[2] relative permeability

[3] flux density

[4] cast iron

مقالات مرتبط:

نیروی محرکه الکتریکی خودالقایی

اثر خود القایی سیم پیچ چیست و روابط آن چگونه است

القای متقابل در سیم پیچ ها چیست و روابط آن چگونه است

القای متقابل نیروی محرکه الکتریکی

شار نشتی مغناطیسی و اثر پراکندگی شار مغناطیسی