Circuiti Magnetici - Relazione bh (Curva di Magnetizzazione)

Circuiti Magnetici - Relazione bh (Curva di Magnetizzazione)

Tabella dei contenuti:

1. Introduzione
2. Relazione bh 2.1 Intensità del campo magnetico (H) 2.2 Densità del campo magnetico (B) 2.3 Permeabilità (μ) 2.4 Permeabilità relativa (μr)
3. Relazione bh per materiali non magnetici
4. Relazione bh per materiali magnetici
5. Curva di magnetizzazione
6. Effetto di saturazione
7. Applicazioni pratiche
8. Conclusioni
9. Risorse
10. Domande frequenti

👉 Introduzione La conversione di energia è una tematica di grande importanza nell'ambito dell'ingegneria elettrica. In questa lezione, affronteremo la relazione bh, una relazione fondamentale nell'analisi e nella progettazione di circuiti magnetici. La relazione bh mette in relazione l'intensità del campo magnetico (H) con la densità del campo magnetico (B), e ci fornisce importanti informazioni sul comportamento dei materiali magnetici. Vedremo come questa relazione influisce sulle prestazioni delle macchine elettriche e su come evitare il fenomeno della saturazione.

👉 Relazione bh La relazione bh, anche conosciuta come relazione di magnetizzazione, ci mostra come l'intensità del campo magnetico H sia correlata alla densità del campo magnetico B. Questa relazione viene descritta dall'equazione B = μH, dove μ rappresenta la permeabilità del materiale in esame. La permeabilità indica quanto un materiale influisce sul campo magnetico e può essere espressa come il prodotto di due componenti: μ = μoμr, dove μo rappresenta la permeabilità del vuoto e μr indica la permeabilità relativa del materiale.

👉 Intensità del campo magnetico (H) L'intensità del campo magnetico H rappresenta l'eccitazione del campo magnetico e può essere definita come la corrente magnetizzante I divisa per la lunghezza del percorso magnetico. In generale, un aumento dell'intensità del campo magnetico H corrisponde a un aumento della densità del campo magnetico B.

👉 Densità del campo magnetico (B) La densità del campo magnetico B rappresenta la quantità di flusso magnetico in un'unità di area. È direttamente proporzionale all'intensità del campo magnetico H in base alla relazione B = μH. Aumentando l'intensità del campo magnetico H, possiamo ottenere un aumento lineare della densità del campo magnetico B.

👉 Permeabilità (μ) La permeabilità del materiale, indicata con il simbolo μ, rappresenta il modo in cui un materiale influenza il campo magnetico. Materiali diversi avranno diverse permeabilità. Ad esempio, materiali come l'aria, l'alluminio e la plastica hanno una permeabilità bassa, mentre il ferro e il nichel dimostrano una permeabilità molto elevata.

👉 Permeabilità relativa (μr) La permeabilità relativa del materiale, indicata con il simbolo μr, indica quanto un materiale sia permeabile rispetto al vuoto. Il vuoto ha una permeabilità relativa di 1, mentre i materiali magnetici come il ferro e il nichel possono avere valori di permeabilità relativa che vanno da diverse centinaia a diverse migliaia. Una permeabilità relativa elevata implica che una piccola corrente elettrica possa produrre una grande densità di flusso magnetico nella macchina.

👉 Curva di magnetizzazione Osservando la relazione bh per i materiali magnetici, possiamo notare che la densità del campo magnetico B aumenta quasi linearmente nella regione di bassa intensità del campo magnetico H. Tuttavia, a valori più elevati dell'intensità del campo magnetico H, il cambiamento della densità del campo magnetico B diventa non lineare. Questo fenomeno è chiamato saturazione e indica che il materiale magnetico può raggiungere un massimo limite di densità del campo magnetico B.

👉 Effetto di saturazione Quando il campo magnetico raggiunge valori di intensità H elevati, le molecole magnetiche all'interno del materiale si allineano e il flusso magnetico raggiunge il suo massimo valore. Questo fenomeno è chiamato saturazione ed è un aspetto da tenere in considerazione durante la progettazione di macchine elettriche. Dobbiamo evitare di operare nella regione di saturazione poiché richiede una corrente molto elevata per ottenere solo un piccolo aumento nella densità del campo magnetico.

👉 Applicazioni pratiche La relazione bh e il concetto di saturazione sono fondamentali nella progettazione di macchine elettriche e di trasformatori. I progettisti cercano di mantenere i punti di funzionamento all'interno della regione lineare della curva di magnetizzazione, in modo da ridurre al minimo le perdite e massimizzare l'efficienza energetica. La scelta del materiale magnetico giusto e la corretta dimensione del nucleo magnetico sono cruciali per ottenere le migliori prestazioni possibili.

👉 Conclusioni La relazione bh è un concetto fondamentale nell'analisi e nella progettazione dei circuiti magnetici. Attraverso questa relazione, possiamo comprendere come l'intensità del campo magnetico influisca sulla densità del campo magnetico e come i materiali magnetici si comportino in vari scenari. È importante considerare l'effetto di saturazione e progettare le macchine elettriche in modo da evitare questa regione non lineare. La scelta del materiale magnetico giusto e l'ottima progettazione dei circuiti magnetici sono elementi chiave per ottenere prestazioni ottimali.

Risorse:

• Andrea Mazzoleni, "Elettrotecnica generale e macchine elettriche", Hoepli
• Sergio Saponara, "Ingegneria Elettrica - Elettrotecnica", Esculapio