Độ thấm: Định nghĩa, Đơn vị & Hệ số

Trường dữ liệu: Điện Cơ Bản

Electrical Engineer

10Year<

China

Permeance là gì?

Permeance được định nghĩa là một biện pháp đánh giá mức độ dễ dàng mà lưu lượng từ có thể đi qua một vật liệu hoặc đường dẫn từ. Permeance là nghịch đảo của reluctance. Permeance tỷ lệ thuận với lưu lượng từ và được ký hiệu bằng chữ P.

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

$\begin{align*} P = \frac {\phi} {NI} \ Wb/AT \end{align*}$

Từ phương trình trên, chúng ta có thể nói rằng số lượng lưu lượng từ cho một số vòng dây ampe phụ thuộc vào permeance.

Trong thuật ngữ permeability từ, permeance được cho bởi

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

Trong đó,

$\mu_0$ = Độ thấm từ của không gian tự do (trong chân không) = $4\pi * 10^-^7$ Henry/mét
$\mu_r$ = Độ thấm từ tương đối của vật liệu từ tính
$l$ = Chiều dài đường dẫn từ tính theo mét
$A$ = Diện tích mặt cắt ngang theo mét vuông ( $m^2$ )

Trong mạch điện, độ dẫn là mức độ mà một vật dẫn điện; tương tự, độ thấm là mức độ mà dòng từ thông đi qua trong mạch từ. Do đó, độ thấm lớn hơn khi diện tích mặt cắt lớn hơn và nhỏ hơn khi diện tích mặt cắt nhỏ hơn. Khái niệm về độ thấm trong mạch từ tương tự như độ dẫn trong mạch điện.

Khả năng kháng từ so với độ thấm

Các khác biệt giữa khả năng kháng từ và độ thấm đã được thảo luận trong bảng dưới đây.

Khả năng từ chối	Khả năng thông qua
Khả năng từ chối chống lại việc tạo ra luồng từ trong mạch từ.	Khả năng thông qua là một thước đo mức độ dễ dàng để thiết lập luồng từ trong mạch từ.
Nó được ký hiệu bằng S.	Nó được ký hiệu bằng P.
$Reluctance =\frac{m.m.f}{flux} = \frac{NI}{\phi}$	$Permeance = \frac {flux}{m.m.f} =\frac {\phi}{NI}$
Đơn vị của nó là AT/Wb hoặc 1/Henry hoặc H-1.	Đơn vị của nó là Wb/AT hoặc Henry.
Nó tương đương với kháng điện trong mạch điện.	Nó tương đương với dẫn điện trong mạch điện.
Khả năng từ chối cộng dồn trong chuỗi của mạch từ.	Khả năng thông qua cộng dồn trong mạch từ song song.

Đơn vị Permeance

Đơn vị của permeance là Weber trên ampe-turns (Wb/AT) hoặc Henry.

Tổng Lưu lượng Từ (ø) và Permeance (P) trong mạch từ

Lưu lượng từ được cho bởi

(1)

$\begin{equation*} \phi = \frac{m.m.f(F)}{Reluctance(S)} \end{equation*}$

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

Bằng cách sử dụng mối quan hệ này vào phương trình (1), ta có,

(2)

$\begin{equation*} \phi = f * P \end{equation*}$

Bây giờ, tổng lượng từ thông tức là $\phi_t$ cho toàn bộ mạch từ là tổng của khoảng hở không khí tức là $\phi_g$ và lượng từ thông rò rỉ tức là $\phi_l$ .

(3)

$\begin{equation*} \phi_t = \phi_g + \phi_l \end{equation*}$

Như chúng ta biết rằng độ dẫn từ cho một mạch từ được xác định bởi

(4)

$\begin{equation*} P = \frac{\mu A}{l} \end{equation*}$

Từ phương trình (4), chúng ta có thể nói rằng với diện tích mặt cắt lớn hơn và độ thấm từ cao hơn, và chiều dài đường đi từ ngắn hơn, thì độ dẫn từ sẽ lớn hơn (tức là độ cản từ hoặc sức cản từ nhỏ hơn).

Bây giờ độ dẫn từ tức là Pt cho toàn bộ mạch từ là tổng của độ dẫn từ khoảng hở tức là Pg và độ dẫn từ rò rỉ tức là Pf do dòng từ rò rỉ ( $\phi_l$ ).

(5)

$\begin{equation*} P_t = P_g + P_f \end{equation*}$

Khi có nhiều hơn một khoảng hở trong đường dẫn từ, tổng độ dẫn từ được biểu diễn bằng tổng của độ dẫn từ khoảng hở và độ dẫn từ rò rỉ của mỗi khoảng không gian đường dẫn từ tức là $P_f = P_f_1 + P_f_2 + P_f_3 + ..................... + P_f_n$ .

Vì vậy, tổng độ dẫn từ là

(6)

$\begin{equation*} P_t = P_g + P_f = P_f_1 + P_f_2 + P_f_3 + ..................... + P_f_n \end{equation*}$

Mối quan hệ giữa độ thấm và hệ số rò rỉ

Hệ số rò rỉ là tỷ lệ giữa tổng lưu lượng từ thông do nam châm tạo ra trong mạch từ đến lưu lượng từ thông qua khe hở không khí. Nó được ký hiệu bằng $\sigma$ .

(7)

$\begin{equation*} \sigma = \frac{\phi_t}{\phi_g} \end{equation*}$

Từ phương trình (2) tức là $\phi = f * P$ , thay vào phương trình (7) ta được,

(8)

$\begin{equation*} \sigma = \frac{\phi_t}{\phi_g} = \frac{f_t * P_t} {f_g * P_g} \end{equation*}$

Bây giờ trong phương trình (8), tỷ lệ $\frac{f_t}{f_g}$ là hệ số mất mát lực từ động, gần bằng 1 và Pt = Pg + Pf, Đặt các giá trị này vào phương trình (8) ta được,

$\begin{equation*} \sigma = \frac{P_g + P_f}{P_g}= 1 + \frac{P_f}{P_g} \end{equation*}$

Bây giờ cho nhiều khoảng không khí hơn trong đường dẫn từ, hệ số rò rỉ được xác định bởi,

(10)

$\begin{equation*} \sigma = 1 + \frac{P_f_1 + P_f_2 + P_f_3+ ........................... + P_f_n}{P_g} \end{equation*}$

Phương trình trên chỉ ra mối quan hệ giữa độ thông từ và hệ số rò rỉ.

Hệ số Độ thông từ

Hệ số thấm từ được định nghĩa là tỷ lệ giữa mật độ thông lượng từ và cường độ từ trường tại dốc hoạt động của đường cong B-H.

Nó được sử dụng để biểu thị “điểm hoạt động” hoặc “dốc hoạt động” của nam châm trên đường tải hoặc đường cong B-H. Do đó, hệ số thấm từ rất hữu ích trong việc thiết kế mạch từ. Nó được ký hiệu bằng PC.

$\begin{align*} P_C = \frac {B_d}{H_d} \end{align*}$

Trong đó,

$B_d$ = Mật độ thông lượng từ tại điểm hoạt động của đường cong B-H
$H_d$ = Cường độ từ trường tại điểm hoạt động của đường cong B-H

Trong đồ thị trên, đường thẳng OP đi qua giữa gốc tọa độ và các điểm $B_d$ và $H_d$ trên đường cong B-H (còn được gọi là đường cong mất từ) được gọi là đường dẫn từ và hệ số dẫn từ PC.

Đối với duy nhất một nam châm, nghĩa là khi không có nam châm vĩnh cửu khác (vật liệu từ cứng) hoặc vật liệu từ mềm được đặt gần đó, chúng ta có thể tính toán hệ số dẫn từ PC từ hình dạng và kích thước của nam châm. Do đó, chúng ta có thể nói rằng hệ số dẫn từ là một chỉ số đánh giá cho nam châm.

Đơn vị dẫn từ là gì?

Hệ số dẫn từ PC được xác định bởi

(11)