Neste artigo daremos continuidade aos estudos de circuitos magnéticos

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Neste artigo daremos continuidade aos estudos de circuitos magnéticos, para isso utilizaremos o circuito magnético já utilizado no artigo “Circuito I – Modelo Básico” como referência, contudo, faremos uma pequena, mas significativa alteração em sua estrutura. No circuito mencionado será inserido um entreferro, ou seja, será removida parte de sua estrutura criando um vão entre uma perna e outra, como indicado abaixo.
Dados:
N = 1000 espiras;
φ = 5.10-4Wb.
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Deseja-se calcular a corrente de alimentação necessária para que se obtenha o fluxo magnético indicado.
Assim como procedemos no artigo anterior, primeiro levantaremos as características geométricas do núcleo:
Realizando a simplificação do circuito teremos o seguinte circuito equivalente:
Onde:
R1 representa à relutância do material ferromagnético e FMM1 a queda de força magnetomotriz sobre a mesma;
R2 representa à relutância do entreferro e FMM2 a queda de força magnetomotriz sobre o mesmo.
Dessa forma temos que:
Contudo para que possamos obter a força magnetomotriz consumida no circuito magnético teremos primeiro de encontrar a densidade de campo magnético do circuito estudado.
Aqui surge a primeira diferença de circuitos magnéticos com entreferro, agora temos a intensidade de campo no material ferromagnético e no entreferro, contudo somente a do material é obtida por meio da análise gráfica.
A intensidade de campo magnético no entreferro é obtida por meio da razão entre a densidade de campo magnético e a permeabilidade do ar.
Dessa forma temos que:
Observe que em circuito com entreferro a maior queda de força magnetomotriz é sobre a relutância do entreferro.
Por fim temos que a força magnetomotriz necessária para manter o fluxo solicitado é dada por:
Por consequência temos que:
Contudo, observa-se que quando as linhas de campo passam pelo entreferro as mesmas não seguem uma trajetória reta, mas sim uma trajetória curva, aumentando assim a área por onde passam, causando assim a redução da densidade de campo magnético.
 
Esse fenômeno recebe nome de espraiamento. Para que esse efeito seja incluído nos cálculos devemos realizar uma correção na área da secção do entreferro, os casos mais comuns são:
 
Dessa forma se for incluído o efeito de espraiamento no circuito mencionado no início do artigo teremos uma nova corrente de alimentação.
Note que o fluxo magnético ao longo do circuito permanece constante, assim como as características geométricas do núcleo ferromagnético, dessa forma apenas a região do entreferro sofre alterações quando levamos em consideração o efeito de espraiamento.
Visto que o núcleo ferromagnético apresenta secção retangular temos que a área do entreferro corrigida é dada por:
Isso resulta em:
Seguindo os mesmos procedimentos já anteriormente teremos:
Para deixar evidentes as consequências do efeito de espraiamento na análise de circuitos magnéticos vamos analisar o que aconteceria com a queda de FMM no entreferro caso o mesmo sofresse variações em seu comprimento. Na imagem abaixo disponibilizamos o resultado de uma simulação realizada no Excel.
Clique na imagem para ampliar.
Observe que para casos em que o entreferro é muito pequeno não há grande diferença entre a queda de FMM no mesmo com ou sem o efeito de espraiamento na análise, contudo, se for ignorado o efeito de espraiamento em circuitos onde o entreferro apresenta dimensões maiores, estará sendo ignorado algo que realmente fará diferença.
Na tabela abaixo realizamos uma breve comparação entre os valores encontrados no primeiro circuito analisado nessa série de artigos e os circuitos analisados nesse artigo.