Elettrotecnica by lorenzoarlo
Circuiti magnetici

Rappresentazione di circuiti magnetici a parametri concentrati

Definizione - Rappresentazione a parametri concentrati

Considerando un generico circuito magnetico, è possibile utilizzare una rappresentazione a parametri concentrati al fine di semplificare l'analisi. È infatti possibile stabilire una relazione tra la rappresentazione a parametri distribuiti e quella a parametri concentrati.

Definizione - Rappresentazione a parametri concentrati di un tratto di materiale

Considerando un generico tratto di un circuito magnetico
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è possibile rappresentarlo come una riluttanza \( \mathcal{R}\)
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di valore \[ \mathcal{R} = \frac{L}{\mu_0 \cdot \mu_R \cdot S} \] dove
  • \( L\) è la lunghezza del tratto di materiale;
  • \( \mu_0\) è la permeabilità magnetica nel vuoto;
  • \( \mu_R\) è la permeabilità magnetica del materiale;
  • \( S\) è la superficie della sezione del tratto di materiale.

Definizione - Traferro

In un circuito magnetico si definisce traferro lo spazio che si trova tra due parti del circuito magnetico.
Nei motori elettrici, è lo spazio necessario affinché tali parti possano ruotare.

Definizione - Rappresentazione a parametri concentrati di un traferro

Considerando un traferro presente in un circuito magnetico
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è possibile rappresentarlo come una riluttanza \( \mathcal{R}\)
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di valore \[ \mathcal{R} = \frac{\delta}{\mu_0 \cdot S} \] dove
  • \( \delta\) è la distanza tra le due parti del circuito;
  • \( \mu_0\) è la permeabilità magnetica nel vuoto;
  • \( S\) è la superficie della sezione trasversale del traferro, ovvero l'area attraverso cui "passano" le linee di flusso. Considereremo di approssimarla alla sezione del tratto magnetico.

Nota bene - Altra approssimazione della sezione trasversale

Considerando che il comportamento delle linee di campo in un traferro è il seguente
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si ha che un'altra possibile approssimazione della superficie \( S\) è \[ S = \pi \cdot (r + \delta)^2 \] dove \( r\) è il raggio del materiale ferromagnetico.

Definizione - Rappresentazione a parametri concentrati di un avvolgimento

Considerando un avvolgimento presente in un circuito magnetico
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è possibile rappresentarlo come una generatore di tensione
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che impone una forza elettromotrice di valore \( N \cdot I\), dove:
  • \( N\) è il numero di spire dell'avvolgimento;
  • \( I\) è la corrente imposta sugli avvolgimenti;
e di verso stabilibile dalla seguente regola: utilizzando la mano destra e tenendo il pollice esteso perpendincolarmente alle dita, si posiziona la mano facendo in modo che le dita si curvino nella stessa direzione in cui la corrente scorre. Il verso del flusso è lo stesso del pollice.

Nota bene - Regola della mano destra in un solenoide

Graficamente, si ha che tale procedimento può essere rappresentato come
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nel caso la corrente scorra "dall'alto verso il basso" mentre nel seguente modo
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nel caso la corrente scorra "dal basso verso l'alto".

Nota bene - Attenzione!

Considerando di modellare un avvolgimento attorno ad un materiale ferromagnetico, è necessario ricordare che tale materiale nella rappresentazione a parametri concentrati corrisponde ad una riluttanza. Si avrà quindi che il seguente tratto di circuito
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corrisponde alla seguente rappresentazione
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Esempio - Rappresentazione a parametri concentrati di un circuito magnetico

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