Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0245 Číslo DUM: VY_32_INOVACE_07_B_14 Tematická oblast: Elektrostatické pole a elektromagnetismus Téma: Magnetický obvod, hysterezní smyčka Autor: Ing. Lukáš Nepokoj Datum vytvoření: prosinec 2012

Anotace Metodický pokyn Materiál je určen pro 1. ročník studijního oboru MIEZ, předmětu ELEKTROTECHNIKA, inovuje výuku použitím multimediálních pomůcek – prezentace s názornými obrázky a schématy doplněných textem podporujícím výklad učitele. Metodický pokyn Materiál používá učitel při výkladu – pro větší názornost a atraktivnost výuky a zároveň jej mohou využívat žáci pro domácí přípravu na výuku.

MAGNETICKÝ OBVOD, HYSTEREZNÍ SMYČKA Na silovém působení magnetického pole na vodič s proudem je založena funkce mnoha strojů a přístrojů: elektromotorů a generátorů. měřicích přístrojů reproduktorů transformátorů a tlumivek atd.

MAGNETICKÝ OBVOD 𝜱= 𝜱 𝒄 − 𝜱 𝒓 𝑭 𝒎 =𝑵∙𝑰 Magnetické pole se musí soustředit do určitého pracovního prostoru (např. vzduchová mezera). 𝜱= 𝜱 𝒄 − 𝜱 𝒓 𝑭 𝒎 =𝑵∙𝑰 𝛷 𝑐 – celkový magnetický tok 𝛷 𝑟 – rozptylový magnetický tok 𝛷 – hlavní (pracovní) magnetický tok 𝐹 𝑚 – magnetomotorické napětí

MAGNETICKÝ OBVOD 𝜱= 𝑮 𝒎 ∙ 𝑭 𝒎 𝑊𝑏;𝐻,𝐴 𝜱= 𝑭 𝒎 𝑹 𝒎 𝑊𝑏;𝐴, 𝐻 −1 𝑮 𝒎 = 𝟏 𝑹 𝒎 Hopkinsonův zákon Vyjadřuje vztah mezi magnetickým tokem a magnetomotorickým napětím. Je to formálně obdoba Ohmova zákona pro elektrický obvod. 𝜱= 𝑮 𝒎 ∙ 𝑭 𝒎 𝑊𝑏;𝐻,𝐴 𝐺 𝑚 – permeance (magnetická vodivost) 𝑅 𝑚 – reluktance (magnetický odpor) 𝜱= 𝑭 𝒎 𝑹 𝒎 𝑊𝑏;𝐴, 𝐻 −1 𝑮 𝒎 = 𝟏 𝑹 𝒎

MAGNETICKÝ OBVOD Grafickým zobrazením Hopkinsonova zákona je magnetizační charakteristika magnetického obvodu (𝛷=𝑓 𝐹 𝑚 ). U feromagnetických obvodů není permeabilita konstantní a závisí na magnetické indukci. Proto má magnetizační charakteristika výrazně nelineární průběh a při velkých hodnotách magnetomotorického napětí vykazuje stav nasycení.

MAGNETICKÝ OBVOD Magnetické vlastnosti každého materiálu udává magnetizační křivka (křivka prvotní magnetizace). Při větších indukcích dochází k postupnému nasycování materiálu a magnetizační křivka se ohýbá. V oblasti nasycení je křivka opět přibližně přímková (rovnoběžná s osou H).

HYSTEREZNÍ SMYČKA Magnetujeme-li dokonale odmagnetovaný materiál tak, že plynule zvyšujeme intenzitu magnetického pole, roste indukce z nulové hodnoty podle křivky prvotní magnetizace do bodu A. Zde dosáhne maximální hodnoty indukce BA při intenzitě HA.

HYSTEREZNÍ SMYČKA Při nulové intenzitě magnetického pole zůstává v materiálu zbytková indukce Br a k jejímu potlačení je potřeba intenzita HC opačného směru (koercitivní síla). Br – remanentní indukce HC – koercitivní síla Jsou mírou magnetické tvrdosti nebo měkkosti magnetických materiálů.

HYSTEREZNÍ SMYČKA Hysterezní smyčka se stane uzavřenou asi po 10-ti cyklech přemagnetizace. Plocha hysterezní smyčky je úměrná ztrátě energie při jednom cyklu přemagnetizace.

HYSTEREZNÍ SMYČKA Proto se pro magnetické obvody strojů a přístrojů na střídavý proud používají magneticky měkké materiály, které mají úzkou hysterezní smyčku. Pro permanentní magnety se naopak používají magneticky tvrdé materiály se širokou hysterezní smyčkou, které mají velkou remanentní indukci i koercitivní sílu.

MAGNETICKÝ OBVOD, HYSTEREZNÍ SMYČKA OPAKOVÁNÍ: Nakreslete a popište magnetický obvod. …………………………………………………………… Co popisuje Hopkinsonův zákon? .………………………………...................................... Co je zobrazením Hopkinsonova zákona? ..………………………................................................ Popište průběh hysterezní smyčky. ..................................................................................

MAGNETICKÝ OBVOD, HYSTEREZNÍ SMYČKA Vocabulary: magnetic circuit – magnetický obvod magnetic flux – magnetický tok magnetomotive force – magnetomotorické napětí initial magnetization curve – křivka prvotní magnetizace hysteresis loop – hysterezní křivka saturation – nasycení

Použité zdroje TKOTZ, Klaus a kol. PŘÍRUČKA PRO ELEKTROTECHNIKA. Praha: Europa-Sobotáles cz, s.r.o., 2006, ISBN 80-86706-13-3. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.