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M o d u l o 4
T r a s f o r m a t o r e
§
2.0) MAGNETISMO
-- Esempi con le curve
B(H) --- Permeabilità dei materiali
Ogni conduttore percorso da corrente I genera intorno a sé un campo magnetico di intensità H ad essa proporzionale H = k I, in cui ‘k’ dipende dalla configurazione del circuito e spesso non è di facile determinazione.
L’intensità del campo H è proporzionale a sua volta alla induzione magnetica o densità di flusso B tramite la relazione
dove la permeabilità assoluta μ è quella del materiale in cui si presenta il campo magnetico e μo è quella del vuoto.
Relativamente al comportamento magnetico i materiali si possono suddividere in
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1. Paramagnetici (aria, alluminio, cromo, …) |
m»mo |
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2. Diamagnetici (bismuto, oro, ..) |
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3. Ferromagnetici (ferro, cobalto, nichel e loro leghe) |
m>>mo |
I materiali paramagnetici (con permeabilità assoluta di poco superiore a quella del vuoto) e quelli diamagnetici (con permeabilità assoluta di poco inferiore a quella del vuoto) hanno permeabilità costante al variare dell’intensità del campo magnetico e tale valore si può ritenere per entrambi, con buona approssimazione, coincidente con il valore della permeabilità mo del vuoto o dell’aria (fig. 5)
I materiali ferromagnetici hanno invece una permeabilità variabile con la saturazione. Ad esempio quando si è raggiunta la saturazione l’induzione B cresce di pochissimo al crescere anche notevole della corrente e del campo magnetico H prodotto dalla corrente stessa, per cui essendo
al crescere di H la permeabilità diminuisce
(fig. 6)
Se la corrente durante l’aumento produce un certo valore di B, quando decresce e riprende lo stesso valore di prima, l’induzione ha un valore maggiore e questo per il noto fenomeno di isteresi magnetica., che si traduce nel ciclo di isteresi B(H).
L’esempio 1) di simulazione con PSPICE si riferisce a due solenoidi avvolti sullo stesso nucleo di materiale ferromagnetico. I quattro generatori di corrente producono una sinusoide di frequenza 1 Hz:
· all’istante t=0 la prima corrente varia fra +0,1A e –0,1A ;
· dopo 1 secondo si inserisce il secondo generatore con stessa ampiezza:
· dopo 1 secondo il terzo generatore fornisce una corrente sinusoidale di maggiore ampiezza;
· dopo 1 secondo cresce ancora l’ampiezza della corrente sinusoidale che ha frequenza sempre di 1Hz.
Queste scelte simulano la variazione ciclica della corrente, da un valore nullo, a un valore massimo, prima positivo e poi negativo, in modo che sia descritto un ciclo completo di isteresi. L’aumento dell’ampiezza delle correnti porta alla saturazione del nucleo e i cicli di isteresi che si ottengono con corrente crescente sono allineati sulla curva di prima magnetizzazione.
Questo è il caso in cui, partendo da una corrente sinusoidale, a causa della saturazione si ha un flusso deformato in funzione del tempo (con presenza di una terza armonica in fase con la fondamentale).
Diverso è il caso in cui, partendo invece da una tensione sinusoidale, e quindi da un flusso sinusoidale, la saturazione provoca la deformazione della corrente (presenza di una terza armonica in opposizione) (fig.1 del §10a_deformazioni.htm).
Qui di seguito sono riportati lo schema e l’elenco dettagliato dei componenti, a cui fa seguito l’andamento dei cicli simmetrici di isteresi.
