Reguladores magnéticos

ARTIGO CIENTĂ?FICO

Reguladores magnĂŠticos Bruno Baptista1Ă˜ aÂąĹłÄœÄšÂą {ĂĽĹłĂšÄœÄ?Ă…Ĺ…2 1

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2

IPC, Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, ISEC, DEE, Portugal

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1. INTRODUĂ‡ĂƒO Os reguladores magnĂŠticos jĂĄ eram utilizados no sĂŠculo XIX nos EUA para controlo de iluminação em teatros. Um pouco mais tarde, pode WI IRGSRXVEV YQ EVXMKS HEXEHS HI WSFVI ETPMGE¹­S IQ VEHMSXIPIJSRME /ÂŤ REW HÂłGEHEW HI I HYVERXI I ETžW E .. KYIVVE QYRHMEP SW VIKYPEHSVIW QEKRÂłXMGSW IVEQ YXMPM^EHSW IQ ZÂŤVMEW ETPMGE¹ÀIW como interruptores controlados saturĂĄveis, especialmente em navios e EIVSREZIW GSRXVSPSW HI EGIPIVE¹­S WIVZSQIGERMWQSW VEHEVIW IRXVI SYXVSW +SVEQ GSRWMHIVEHSW HMWTSWMXMZSW GSRǝZIMW GSQ FEM\S GYWXS HI QERYXIR¹­S PSRKE ZMHE Ă…XMP I FSE XSPIVÂŹRGME ES GLSUYI QIGÂŹRMGS vibração e humidade. Sem peças mĂłveis, os dispositivos podem ser LIVQIXMGEQIRXI JIGLEHSW HIRXVS HI YQ MRZžPYGVS E ÇťQ HI VIWMWXMV ESW IJIMXSW HI GSRHM¹ÀIW EQFMIRXEMW EHZIVWEW 3SW ERSW I IWWIW HMWTSWMXMZSW XEQFÂłQ JSVEQ YXMPM^EHSW IQ EPKYQEW ETPMGE¹ÀIW HI FEM\E TSX´RGME TVMRGMTEPQIRXI REW JSRXIW GSQYXEHEW HI EPXE JVIUY´RGME Atualmente as linhas de interesse para a utilização destes dispositivos incluem: controlo de corrente em drivers para iluminação, conversores HI IPIXVžRMGE HI TSX´RGME TEVE ZI¸GYPSW IPÂłXVMGSW ÇťPXVSW I GSVVI¹­S HS JEXSV HI TSX´RGME 5+( De seguida, apresenta-se o princĂ­pio de funcionamento, protĂłtipos e resultados experimentais deste tipo de dispositivo.

2. FUNDAMENTOS E PRINC�PIO DE FUNCIONAMENTO Para compreender o princípio de funcionamento do regulador magnÊXMGS HIZI WI VIZIV EPKYQEW VIPE¹ÀIW JYRHEQIRXEMW HS IPIXVSQEKRIXMWmo a seguir apresentadas. A forma como a magnetização responde a um campo aplicado Ê traduzido pela suscetibilidade magnÊtica Ȥ m UYI I\TVIWWE S GSIǝGMIRĺ ĺ te de proporcionalidade entre a Magnetização M [A/m] e o campo H ?& QA TIPE IUYE¹­S ĺ ĺ M = Ȥm ¡ H

3EW IUYE¹ÀIW Č? Âł E TIVQIEFMPMHEHI QEKRÂłXMGE ?- QA Č? 0 ĘŒ ĂŽ –7 ?- QA Âł E TIVQIEFMPMHEHI QEKRÂłXMGE HS ZÂŤGYS I Č?r ĂŠ a permeabilidade magnĂŠtica relativa. 4W QEXIVMEMW EHIUYEHSW TEVE S RĂ…GPIS QEKRÂłXMGS HS VIKYPEHSV W­S SW UYI ETVIWIRXEQ ZEPSVIW HI Ȥ m elevados, traduzindo-se em Č?r Âť 1, designados de materiais ferromagnĂŠticos. Os diferentes materiais ferromagnĂŠticos apresentam diferentes curvas de magnetização. O comportamento ou resposta do material magnĂŠtico ĂŠ crĂ­tico para o projeto do regulador e deve ser selecionado de acordo com a aplicação pretendida. 3E +MKYVE ETVIWIRXEQ WI HYEW GYVZEW ' - KIRÂłVMGEW UYI GSVVIWTSRHIQ E HSMW QEXIVMEMW JIVVSQEKRÂłXMGSW HMWXMRXSW 4 QEXIVMEP IQ E com um laço de histerese estreito e baixa coercividade ĂŠ usualmente designado de material “macioĆš 4 QEXIVMEP IQ F GSQ YQ PEÂąS HI LMWXIrese mais largo e coercividade maior ĂŠ denominado de material “duroâ€?. Se o material apresentar um laço do tipo retangular como Figura F E VIEXÂŹRGME MRHYXMZE HI YQE FSFMRE TSHIVÂŤ WIV EPXIVEHE HI JSVQE EFVYTXE YQE ZI^ UYI S RĂ…GPIS ÇťGE JEGMPQIRXI WEXYVEHS TSHIRHS WIV YXMPM^EHS GSQS MRXIVVYTXSV MRHYXMZS 5SV I\IQTPS YQE TIUYIRE EPXIração no valor da corrente de controlo poderĂĄ traduzir-se num grande EYQIRXS SY HMQMRYM¹­S HE TSX´RGME HI WE¸HE HI YQ WMWXIQE 5SV SYXVS lado, pode-se utilizar um regulador magnĂŠtico com material macio GSQS S HE +MKYVE E TVSNIXERHS S VIKYPEHSV TEVE STIVEV RS NSIPLS ^SRE HI XVERWM¹­S HE GYVZE HI QEKRIXM^E¹­S )IWXE JSVQE GSRWIgue-se uma regulação da indutância de forma controlada, dando origem a uma bobina variĂĄvel, regulada por uma corrente tipicamente contĂ­nua.

(1)

ĺ ĺ ĺ Por seu turno, o campo B ?8A IWX VIPEGMSREHS GSQ M e H pelas seKYMRXIW VIPE¹ÀIW

8

MANUTENĂ‡ĂƒO 141

Äş Äş Äş B H = – Ȥ m ¡ H Č?0

(2)

Äş Äş Č? 0 (1 + Ȥ m) H = B

(3)

(1 + Ȥ m) Č?r

(4)

Äş Äş Äş B Č? 0 Č?r H Č?H

(5)

Figura 1. (YVZE ' - ? A E QEXIVMEP QEGMS F QEXIVMEP HYVS

A curva de magnetização de um material ferromagnÊtico poderå apreWIRXEV YQ RÅQIVS MRǝRMXS HI VIPE¹ÀIW IRXVI ' I - WIRHS TSV MWWS YQ fenómeno difícil de modelizar. Não obstante, para o estudo do comportamento do regulador magnÊtico Ê possível utilizar uma curva de