ความต้านทานแม่เหล็ก: คืออะไร

Electrical4u

ฟิลด์: ไฟฟ้าพื้นฐาน

China

อะไรคือความต้านทานแม่เหล็ก

ความต้านทานแม่เหล็ก (หรือเรียกว่าความต้านทานแม่เหล็ก หรือฉนวนแม่เหล็ก) หมายถึงการต้านทานที่วงจรแม่เหล็กมีต่อการสร้างฟลักซ์แม่เหล็ก มันเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่ต้านทานการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก.

Reluctance of Transformer Core.png — ความต้านทานแม่เหล็กของแกนแปลงไฟฟ้า

ในวงจรไฟฟ้า ความต้านทานต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรและทำให้พลังงานไฟฟ้าสลายไป ความต้านทานแม่เหล็กในวงจรแม่เหล็กมีลักษณะคล้ายกับความต้านทานในวงจรไฟฟ้า เนื่องจากมันต้านทานการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก แต่มันไม่ทำให้เกิดการสลายพลังงาน แต่จะเก็บพลังงานแม่เหล็ก.

ความต้านทานแม่เหล็กมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความยาวของวงจรแม่เหล็กและมีความสัมพันธ์ผกผันกับพื้นที่หน้าตัดของทางเดินแม่เหล็ก เป็นปริมาณสเกลาร์และแทนด้วย S โปรดทราบว่าปริมาณสเกลาร์คือปริมาณที่สามารถอธิบายได้อย่างครบถ้วนด้วยขนาด (หรือค่าตัวเลข) เพียงอย่างเดียว ไม่จำเป็นต้องใช้ทิศทางในการกำหนดปริมาณสเกลาร์.

Reluctance of Magnetic Bar.png — ความต้านทานแม่เหล็กของแท่งแม่เหล็ก

ในทางคณิตศาสตร์สามารถแสดงได้ว่า

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

โดยที่ l = ความยาวของทางเดินแม่เหล็กในหน่วยเมตร

$\mu_0$ = ค่าความพรุนของพื้นที่ว่าง (สุญญากาศ) = $4 \pi * 10^-^7$ เฮนรี/เมตร

$\mu_r$ = ค่าความพรุนสัมพัทธ์ของวัสดุแม่เหล็ก

$A$ = พื้นที่ตัดขวางในหน่วยตารางเมตร ( $m^2$ )

ในAC และDC สนามแม่เหล็ก reluctanc คืออัตราส่วนระหว่างแรงขับแม่เหล็ก (m.m.f) ต่อฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก ในสนาม AC หรือ DC ที่กระตุก reluctanc ก็จะกระตุกด้วยเช่นกัน

ดังนั้นสามารถเขียนเป็น

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

Reluctance ในวงจรแม่เหล็กอนุกรม

เช่นเดียวกับวงจรไฟฟ้าอนุกรม ความต้านทานรวมเท่ากับผลรวมของความต้านทานแต่ละตัว

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

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

ในทำนองเดียวกัน ในวงจรแม่เหล็กแบบอนุกรม ความต้านทานแม่เหล็กรวมเท่ากับผลรวมของความต้านทานแม่เหล็กแต่ละส่วนที่พบในทางวนรอบ

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

เมื่อ, $S = \frac {l}{\mu_0 \mu_r A}$

อะไรคือความชุก?

ความชุกหรือความชุกแม่เหล็กถูกกำหนดว่าเป็นความสามารถของวัสดุในการให้เส้นแรงแม่เหล็กผ่านผ่าน มันช่วยในการพัฒนาสนามแม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก

หน่วยเอสไอของความชุกคือเฮนรีต่อเมตร (H/m)

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

โดยที่ $\mu_0$ = ความซึมผ่านของสุญญากาศ (ว่าง) = $4 \pi * 10^-^7$ เฮนรี/เมตร

$\mu_r$ = ความซึมผ่านสัมพัทธ์ของวัสดุแม่เหล็ก

คืออัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก (B) ต่อแรงแม่เหล็ก (H)

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

ความซึมผ่านสัมพัทธ์

ความซึมผ่านสัมพัทธ์ถูกกำหนดให้เป็นระดับที่วัสดุมีความสามารถในการนำฟลักซ์แม่เหล็กได้ดีกว่าสุญญากาศ

มันถูกแทนที่ด้วย $\mu_r$ .

Reluctivity คืออะไร?

Reluctivity หรือความต้านทานแม่เหล็กเฉพาะถูกกำหนดเป็นความต้านทานที่เกิดขึ้นในวงจรแม่เหล็กที่มีความยาวหน่วยและพื้นที่หน้าตัดหน่วย

เราทราบว่าความต้านทาน $S = \frac {l} {\mu_0 \mu_r A}$

เมื่อ l = 1 ม. และ A = 1 ม2 แล้ว เราจะได้

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

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

หน่วยของมันคือ เมตร/เฮนรี

มันคล้ายคลึงกับ ความต้านทานไฟฟ้าเฉพาะ ในวงจรไฟฟ้า

ความต้านทานแม่เหล็ก versus ความไม่ยอมตาม

ความต้านทานแม่เหล็กถูกกำหนดให้เป็นส่วนกลับของความไม่ยอมตาม มันถูกแทนที่ด้วย P

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

ความซึมผ่าน	ความต้านทานแม่เหล็ก
ความซึมผ่านคือการวัดความง่ายในการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก	ความต้านทานแม่เหล็กคือการต้านทานการสร้างฟลักซ์แม่เหล็กในวงจรแม่เหล็ก
แทนด้วย P	แทนด้วย S
$Permeance = \frac{flux}{m.m.f}$	$Reluctance = \frac{m.m.f}{flux}$
หน่วยของความซึมผ่านคือ Wb/AT หรือ Henry	หน่วยของความต้านทานแม่เหล็กคือ AT/Wb หรือ 1/Henry หรือ H-1
มันเปรียบเสมือนความนำไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า	มันเปรียบเสมือนความต้านทานในวงจรไฟฟ้า

หน่วยความต้านทานแม่เหล็ก

หน่วยของความต้านทานแม่เหล็กคือ แอมแปร์-เทิร์นต่อเวเบอร์ (AT/Wb) หรือ 1/เฮนรี หรือ H-1.

มิติของความต้านทานแม่เหล็ก

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

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

สูตรความต้านทานแม่เหล็ก

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

ที่ไหน, $\mu = \mu_0 \mu_r$ (ในวงจรไฟฟ้า $\epsilon = \epsilon_0 \epsilon_r$ )

ดังนั้น, $S = \frac {l}{\mu A}$

ที่ไหน, $\mu$ = ค่าความต้านทานแม่เหล็กของวัสดุ

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

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

เมื่อเปรียบเทียบสมการ (1) และ (2) เราจะได้

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

เมื่อจัดเรียงข้อกำหนด เราจะได้

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

แต่ $\frac {\phi}{A} = B$ และ $\frac {NI}{l} = H$

นำสิ่งเหล่านี้ไปใส่ในสมการ (3) เราจะได้

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

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

แรงขับแม่เหล็ก (M.M.F)

แรงขับแม่เหล็ก (M.M.F) ถูกกำหนดให้เป็นแรงที่ทำให้เกิดฟลักซ์ผ่านวงจรแม่เหล็ก

มันเท่ากับผลคูณของกระแสที่ไหลผ่านคอยล์และจำนวนรอบของคอยล์

ดังนั้น, $m.m.f = NI$

หน่วยของมันคือแอมแปร์-รอบ (AT)

ดังนั้น, $AT = NI$

งานที่กระทำในการนำขั้วแม่เหล็กหนึ่งหน่วย (1 Wb) ผ่านวงจรแม่เหล็กทั้งหมดเรียกว่าแรงขับแม่เหล็ก (m.m.f)

มันคล้ายคลึงกับแรงดันไฟฟ้า (e.m.f) ในวงจรไฟฟ้า

การใช้งานของความต้านทานแม่เหล็ก

บางการใช้งานของความต้านทานแม่เหล็ก ได้แก่:

ในหม้อแปลง ความต้านทานแม่เหล็กถูกใช้เพื่อลดผลกระทบจากความอิ่มตัวทางแม่เหล็ก ช่องว่างอากาศคงที่ในหม้อแปลงเพิ่มความต้านทานแม่เหล็กของวงจร และทำให้เก็บพลังงานแม่เหล็กมากขึ้นก่อนที่จะเกิดความอิ่มตัว
มอเตอร์ความต้านทานแม่เหล็กถูกใช้ในหลายแอปพลิเคชันที่มีความเร็วคงที่ เช่น เครื่องจักรนาฬิกาไฟฟ้าตัวจับเวลา เครื่องส่งสัญญาณ เครื่องบันทึก ฯลฯ ซึ่งทำงานตามหลักการของความต้านทานแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงได้
หนึ่งในคุณสมบัติหลักของวัสดุมีความแข็งทางแม่เหล็ก คือ มีความต้านทานแม่เหล็กสูง ซึ่งใช้ในการสร้างแม่เหล็กถาวร ตัวอย่างเช่น สแตนเลสทังสเตน สแตนเลสโคบอลต์ สแตนเลสโครเมียม อัลนิโค ฯลฯ
แม่เหล็กลำโพงถูกหุ้มด้วยวัสดุมีความอ่อนทางแม่เหล็ก เช่น เหล็กอ่อน เพื่อลดผลกระทบจากสนามแม่เหล็กที่กระจายออก
ลำโพงมัลติมีเดียถูกป้องกันด้วยแม่เหล็กเพื่อลดการรบกวนทางแม่เหล็กที่เกิดขึ้นกับทีวี (โทรทัศน์) และ CRTs (Cathode Ray Tube)