Baixe Relatório circuitos magnéticos e outras Transcrições em PDF para Máquinas Elétricas, somente na Docsity! 120723 – Laboratório de Sistemas de Conversão Turma C – Semestre 2018/01 RELATÓRIO ATIVIDADE 01 – CIRCUITOS MAGNÉTICOS Docente: Prof. Flávio Henrique Justiniano Ribeiro da Silva Nome Douglas William dos Santos Cavalcante Gabriel Souza Firmino William de Oliveira Medeiros Datas Realização do experimento 23/03/18 Entrega do Relatório 06/04/18 Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 1/15 Sumário 1. Introdução 3 2. Objetivos 3 3. Materiais 3 4. Métodos e Procedimentos 4 5. Resultados e Discussões 5 6. Conclusão 14 7. Referências Bibliográficas 14 Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 2/15 Figura 2: Diagrama do circuito para simulação no ambiente do Simulink. O circuito a esquerda representa a fonte de tensão com uma resistência interna que alimenta a bobina do núcleo ferromagnético. Já o circuito a direita é o próprio circuito magnético, que é equivalente a um circuito elétrico, onde estão as relutâncias em série do núcleo e do entreferro. Figura 3: Diagrama do circuito para simulação no ambiente do Simulink. Pelo circuito, vemos que as relutâncias são representadas da seguinte forma: onde = 30 cm e = 50 cm²1 l1 / (μ1 1)R = * A 1l 1A onde = 50cm e A2 = 75 cm²1 l1 / (μ1 1 )R ′ = ′ * A ′ 1l ′ onde = 30 cm e A2 = 25 cm²2 l2 / (μ2 2)R = * A 2l onde = 5 cm e A2’=75 cm²2 l2 / (μ2 2 )R ′ = ′ * A ′ 2l ′ onde = 25 cm² e é a permeabilidade magnética do ar ou vácuoef lg / (μ0 g)R = * A gA 0μ Para as simulações a bobina é alimentada por uma fonte com tensão contínua de 12V e resistência interna de 10 ohm. As simulações executadas consideraram três situações: 1° situação: bobina com 1000 espiras, e com as permeabilidades relativas dos materiais sendo de M1 = 2000 e M2 = 3500. O comprimento do entreferro (lg) varia entre valores do intervalo de [0;1]cm; 2° situação: bobina com 1000 espiras com comprimento do entreferro de 1mm e permeabilidade relativa do material M1 = 2000. O valor da permeabilidade relativa do material varia entre valores do intervalo de [10^2, 10^6]; 3° situação: comprimento do entreferro de 1mm, com permeabilidades relativas dos materiais de M1 = 2000 e M2 = 3500. O número de espiras da bobina varia entre valores do intervalo de [100,10^4]; 5. Resultados e Discussões Os resultados obtidos para a 1° situação com variação de lg são apresentados a seguir: Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 5/15 Comprimento do entreferro (lg) Fluxo magnético (Wb) 0.2 cm 0.001676 0.4 cm 0.0008873 0.6 cm 0.0006033 0.8 cm 0.000457 1.0 cm 0.0003678 Tabela 1 - Resultados obtidos para após simulações com variação de lg Pelos valores apresentados na Tabela, pode-se observar que a medida que o comprimento do entreferro aumenta, o valor do fluxo magnético total que atravessa o núcleo diminui. Este resultado era esperado devido a relutância do entreferro, definida como: Ref = lf / ( *Ag) (1)0μ Aumentar a relutância equivalente do circuito magnético, e por consequência reduz o fluxo magnético através do núcleo. Isto mostra que o fluxo magnético é inversamente proporcional a relutância da estrutura ferromagnética, e obedece a seguinte relação que é equivalente a Lei de Ohm para circuitos elétricos: fmm=R* (2)Φ As figuras - a seguir mostram de forma gráfica a redução do fluxo magnético no núcleo conforme o comprimento do entreferro aumenta, para alguns dos comprimentos da Tabela 1. Importante observar que o fluxo magnético alcança seu estado estacionário de forma rápida, comportamento também observado para a fmm ao alcançar o valor de 1200 Ae e que é ilustrado nas figuras -. Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 6/15 Figura 4: Fluxo magnético x tempo para lg = 0.2 cm. (Fonte: Autoria própria) Figura 5: Fluxo magnético x tempo para lg = 0.6 cm. (Fonte: Autoria própria) Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 7/15 Figura 10: Fluxo Magnético para Permeabilidade 10^4 (Fonte: Autoria Própria) Figura 11: Fluxo Magnético para Permeabilidade 10^6 (Fonte: Autoria Própria) Como último caso, apresentam-se na Tabela 3 os valores obtidos com a variação do número de espiras no circuito magnético. É importante salientar que devido a forma com que o software MatLab utiliza os parâmetros da simulação, foi necessário alterar-se a variável do tempo de simulação para as variações de espiras, utilizando-se de um tempo de 0,1 s na primeira (N= 100), 5 s na segunda (N = 1000) e 150 s na terceira (N = 10000), permitindo assim a demonstração da característica logarítmica comum entre elas. Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 10/15 Número de Espiras (N) Tensão 1 (V) Tensão 2 (V) Corrente (A) Força Magnetomotriz (Ae) Fluxo Magnético (Wb) 100 12 0,002439 1,2 120 0,003018 1000 12 2,802 e-08 1,2 1200 0,003019 10000 12 -1,77e-15 1,2 12000 0,003019 Tabela 3: Resultados obtidos após simulação com variação de N (Fonte: Autoria Própria) É possível notar a partir dos resultados obtidos que eles se aproximam satisfatoriamente do que seria esperado ao observar a literatura disponível referentes a circuitos magnéticos, pois têm-se que a força magnetomotriz (fmm) é ligada de forma diretamente proporcional ao número de espiras do enrolamento (N), bem como a corrente que passa pelo circuito (i), seguindo a equação (4): fmm = N*I (4) Dessa forma, como a corrente se manteve constante ao longo de todos os casos indicados e apenas o número de espiras fora aumentado sempre na ordem de dez vezes (10x), é razoável imaginar que a força magnetomotriz também aumentaria nessa ordem, o que de fato foi demonstrado pela simulação. As figuras (12) a (17) apresentam os gráficos relativos à força magnetomotriz e ao fluxo magnético obtidos no experimento. Figura 12: Fluxo Magnético para N = 100 (Fonte: Autoria Própria) Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 11/15 Figura 13: Fluxo Magnético para N = 1000 (Fonte: Autoria Própria) Figura 14: Fluxo Magnético para N = 10000 (Fonte: Autoria Própria) Laboratório de Sistemas de Conversão de Energia — RELATÓRIO — 12/15