Cálculo de eletroímã

UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ELETRICIDADE APLICADA

CÁLCULO DE ELETROÍMA

Professor: Egomar Locatelli

CAXIAS DO SUL, 21 DE ABRIL DE 2009

OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é realizar o cálculo de um eletroímã com características prédeterminadas de modo eficaz e otimizado.
O eletroímã é um dispositivo que utiliza corrente elétrica para gerar um campo magnético, semelhante aos campos encontrados em ímãs naturais. Sua composição consiste em um fio elétrico espiralado em torno de um núcleo metálico (ferro, aço, níquel ou cobalto). Quando a corrente elétrica é aplicada, a espira sofre uma tensão e gera, então, um campo magnético. A parte metálica assume as características de um imã permanente, cujas propriedades são perdidas quando a corrente é desligada.
A intensidade do campo magnético formado depende da corrente elétrica que percorre o condutor e da quantidade de espiras que a bobina possui.
Neste caso, o eletroímã deverá possuir força de 15 kg, sendo que a intensidade de corrente não poderá ultrapassar 10 ampére por mm, com tensão de 1,5 volts.

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CÁLCULOS

Material: Aço 1010
Força ( F ): 15 kgf
D: 10 A/mm²
Tensão ( T ): 1,5 V
Entreferro: 0,2 mm

Seção Interna ( Si ):
Si = π x Φ² = π x (1,5)² = 1,767 cm²
4

4

Seção Externa ( Se ):
Se = π x Φ² - π x Φ² = π x (4,2)² - π x (3,0)² = 6,786 cm²
4

4

4

4

Seção Média ( Sm ):
Sm = Si + Se = 4,27 cm²
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Comprimento da linha de fluxo média:
Ferro ( Lfe ):
Lfe = 9,534 cm
Ar = [0,02 x 2] = 0,04 cm

Densidade de fluxo ( B ):
B = 5000 x √[(F/2)/Sm] = 5000√[(15/8,035] = 6622,6 G

Com a densidade de fluxo, através do gráfico, obtemos a intensidade de fluxo ( H ):
H = 2,9 Ae/cm
NIfe = H x Lfe = 2,9 x 9,534 = 27,6 Ae
NIar = B x Lar = 6622,6 x 0,04= 210,9 Ae
1,256

1,256

NItotal = NIfe + NIar = = 238,5 Ae
Margem de erro = 293,5 + 20% = 286,2Ae

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Seleção de fio para a bobina,