Opór magnetyczny: Co to jest?

Electrical4u

Pole: Podstawowe Elektryka

China

Co to jest Reluktancja?

Reluktancja magnetyczna (znana również jako reluktancja, opór magnetyczny lub izolator magnetyczny) definiuje się jako opór oferowany przez obwód magnetyczny do tworzenia strumienia magnetycznego. Jest to właściwość materiału, która przeciwdziała powstawaniu strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym.

Reluctance of Transformer Core.png — Reluktancja rdzenia transformatora

W obwodzie elektrycznym, opór przeciwdziała przepływowi prądu w obwodzie i rozprasza energię elektryczną. Reluktancja magnetyczna w obwodzie magnetycznym jest analogiczna do oporu w obwodzie elektrycznym, ponieważ przeciwdziała powstawaniu strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym, ale nie prowadzi do rozpraszania energii, a raczej magazynuje energię magnetyczną.

Reluktancja jest proporcjonalna do długości obwodu magnetycznego i odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju ścieżki magnetycznej. Jest to wielkość skalarna oznaczana literą S. Warto zauważyć, że wielkość skalarna to taka, która jest w pełni opisana tylko przez wartość (lub wartość numeryczną). Nie wymaga kierunku do określenia wielkości skalarnej.

Reluctance of Magnetic Bar.png — Reluktancja pręta magnetycznego

Matematycznie można to wyrazić jako

$\begin{align*} S = \frac {l}{\mu_0 \mu_r A} \end{align*}$

gdzie, l = długość ścieżki magnetycznej w metrach

$\mu_0$ = przenikalność magnetyczna swobodnej przestrzeni (wakuum) = $4 \pi * 10^-^7$ Henry/metr

$\mu_r$ = względna przenikalność magnetyczna materiału magnetycznego

$A$ = powierzchnia poprzeczna w metrach kwadratowych ( $m^2$ )

W AC oraz DC polach magnetycznych, reluctancja to stosunek siły magnetycznej (m.m.f) do strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym. W pulsującym polu AC lub DC reluctancja również pulsuje.

Może to być wyrażone jako

$\begin{align*} Relectance (S) = \frac {m.m.f}{flux} = \frac {F}{\phi} \end{align*}$

Reluctance w szeregowym obwodzie magnetycznym

Podobnie jak w szeregowym obwodzie elektrycznym, całkowita oporność jest równa sumie poszczególnych oporności,

$\begin{align*} R = R_1 + R_2 + R_3 +.............+R_n \end{align*}$

Gdzie, $R = \frac {\rho l}{A} (\rho = Resistivity)$

Podobnie, w szeregu obwodów magnetycznych, całkowita reluctancja równa się sumie poszczególnych reluctancji napotkanych na zamkniętej ścieżce przepływu.

$\begin{align*} S = S_1 + S_2 + S_3 +.............+S_n \end{align*}$

Gdzie, $S = \frac {l}{\mu_0 \mu_r A}$

Co to jest permeabilność?

Permeabilność lub permeabilność magnetyczna zdefiniowana jest jako zdolność materiału do pozwolenia linii sił magnetycznych na przejście przez niego. Pomaga ona w rozwoju pola magnetycznego w obwodzie magnetycznym.

Jednostką SI permeabilności jest henry na metr (H/m).

Matematycznie, $\mu = \mu_0 \mu_r$ H/m

Gdzie, $\mu_0$ = przenikalność magnetyczna przestrzeni swobodnej (wakuum) = $4 \pi * 10^-^7$ Henry/metr

$\mu_r$ = względna przenikalność magnetyczna materiału magnetycznego

Jest to stosunek gęstości natężenia pola magnetycznego (B) do siły magnetyzującej (H).

$\begin{align*} \mu = \frac {B}{H} \end{align*}$

Względna przenikalność magnetyczna

Względna przenikalność magnetyczna definiuje stopień, w jakim materiał jest lepszym przewodnikiem strumienia magnetycznego w porównaniu z przestrzenią swobodną.

Oznaczana jest symbolem $\mu_r$ .

Czym jest reluctywność?

Reluctywność lub określona reluctywność definiuje się jako reluctywność oferowaną przez obwód magnetyczny o jednostkowej długości i jednostkowym przekroju.

Wiemy, że reluctywność wynosi $S = \frac {l} {\mu_0 \mu_r A}$

Gdy l = 1 m i A = 1 m2 to mamy

$\begin{align*} S= \frac {1} {\mu_0 \mu_r (1)} = \frac {1} {\mu_0 \mu_r} =\frac {1} {\mu} \ ( \mu = \mu_0 \mu_r ) \end{align*}$

$\begin{align*} S (Specific \,\, Reluctance) = \frac {1} {Absolute \,\, Permeability (\mu)} \end{align*}$

Jego jednostką jest metr/Henry.

Jest ona analogiczna do rezystywności (określonej rezystancji) w obwodzie elektrycznym.

Przenikalność a opór magnetyczny

Przenikalność zdefiniowana jest jako odwrotność oporu magnetycznego. Oznaczana jest literą P.

$Permeance (P) = \frac {1} {Reluctance(S)}$

Przewodność magnetyczna	Odporność magnetyczna
Przewodność magnetyczna jest miarą łatwości, z jaką można ustanowić strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym.	Odporność magnetyczna przeciwdziała powstawaniu strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym.
Oznaczana jest literą P.	Oznaczana jest literą S.
$Przewodność magnetyczna = \frac{strumień}{m.m.f}$	$Odporność magnetyczna = \frac{m.m.f}{strumień}$
Jednostką jej jest Wb/AT lub henry.	Jednostką jej jest AT/Wb lub 1/henry lub H-1.
Jest ona analogiczna do przewodności w obwodzie elektrycznym.	Jest ona analogiczna do oporu w obwodzie elektrycznym.

Jednostki oporu magnetycznego

Jednostką oporu magnetycznego jest amper-kierot na weber (AT/Wb) lub 1/Henry lub H-1.

Wymiar oporu magnetycznego

$\begin{align*} S = \frac {l}{\mu A} \end{align*}$

$\begin{align*} \begin{split} \ S = \frac {M^0 L^1 T^0} {M^1 L^1 T^-^2 I^-^2 * M^0 L^2 T^0} \ \ = \frac {M^0 L^1 T^0} {M^1 L^3 T^-^2 I^-^2} \ \ = M^-^1 L^-^2 T^2 I^2 \ \end{split} \end{align*}$

Wzór na opór magnetyczny

(1) $\begin{equation*} S = \frac {l}{\mu_0 \mu_r A} \end{equation*}$

Gdzie, $\mu = \mu_0 \mu_r$ (w obwodzie elektrycznym $\epsilon = \epsilon_0 \epsilon_r$ )

Stąd, $S = \frac {l}{\mu A}$

Gdzie, $\mu$ = przenikalność magnetyczna materiału

$\begin{align*} Reluctance (S) = \frac {m.m.f}{flux} \end{align*}$

(2) $\begin{equation*} S = \frac {NI}{\phi} \end{equation*}$

Porównując równanie (1) i (2), otrzymujemy

$\begin{align*} \frac {l}{\mu_0 \mu_r A} = \frac {NI}{\phi} \end{align*}$

Przenosząc wyrazy, otrzymujemy

(3) $\begin{equation*} \frac {\phi}{\mu_0 \mu_r A} = \frac {NI}{l} \end{equation*}$

Ale $\frac {\phi}{A} = B$ i $\frac {NI}{l} = H$

wprowadzając to do równania (3), otrzymujemy,

$\begin{align*} \frac {B}{\mu_0} = H \end{align*}$

$\begin{align*} B = \mu_0 \mu_r H = \mu H \ (where, \mu = \mu_0 \mu_r) \end{align*}$

Siła magnetyczna napędowa (M.M.F)

Siła magnetyczna napędowa (M.M.F) jest zdefiniowana jako siła, która dąży do ustanowienia przepływu przez obwód magnetyczny.

Jest ona równa iloczynowi prądu płynącego przez cewkę i liczbie zwitek cewki.

Stąd, $m.m.f = NI$

Jednostką mierzenia jest amper-obroty (AT).

Zatem, $AT = NI$

Praca wykonana podczas przeprowadzania jednego pola magnetycznego (1 Wb) przez cały obwód magnetyczny nazywana jest siłą magnetyczną napędową (M.M.F).

Jest to podobne do siły elektromotorycznej (e.m.f) w obwodzie elektrycznym.

Zastosowania reluctancji

Niektóre z zastosowań reluctancji obejmują:

W transformatorze, reluctancja jest głównie używana do zmniejszenia efektu nasycenia magnetycznego. Stałe luki powietrzne w transformatorze zwiększają reluctancję obwodu i tym samym przechowują więcej energii magnetycznej przed nasyceniem.
Silnik reluctancyjny jest używany w wielu zastosowaniach o stałej prędkości, takich jak zegar elektryczny timer, urządzenia sygnalizacyjne, instrumenty nagrywające itp., które działają na zasadzie zmiennej reluctancji.
Jedną z głównych cech twardych materiałów magnetycznych jest silna reluctancja, która jest używana do tworzenia magnesów permanentnych. Przykład: stal wolframowa, stal kobaltowa, stal chromowa, alnico itp….
Magnes głośnika jest pokryty miękkim materiałem magnetycznym, takim jak miękka żelazko, aby zminimalizować wpływ pola magnetycznego rozproszonego.
Głośniki multimedialne są magnetycznie ekranowane, aby zmniejszyć zakłócenia magnetyczne wywoływane przez TV (telewizory) i CRT (Cathode Ray Tube).

Źródło: Electrical4u

Stwierdzenie: Szacunek dla oryginału, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o kontakt w celu usunięcia.

Daj napiwek i zachęć autora

Tematy:

Podstawowe Elektryka

Opór magnetyczny

O ekspertach

Electrical4u

China