Circuit magnétique

Un circuit magnétique est un circuit le plus souvent réalisé en matériau ferromagnétique au travers duquel circule un flux de champ magnétique.



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Dispositif électromagnétique - Traitement de l'énergie électrique - Électrotechnique

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Un circuit magnétique est un circuit le plus souvent réalisé en matériau ferromagnétique au travers duquel circule un flux de champ magnétique.

Le champ magnétique est le plus souvent créé soit par des enroulements enserrant le circuit magnétique et traversés par des courants, soit par des aimants contenus dans le circuit magnétique.

Quand plusieurs circuits électriques sont bobinés autour d'un même circuit magnétique, ils forment des circuits magnétiquement couplés.

Vue éclatée d'une bobine plane.

Constitution, fabrication

Il est constitué d'un assemblage de pièces en matériaux ferromagnétiques. Il peut comprendre un entrefer : petit espace d'air dans le circuit.

Cet entrefer peut être :

Circuit magnétique soumis à un champ magnétique indépendant du temps

Si le champ magnétique est constant au cours du temps, les pertes magnétiques : pertes par courants de Foucault et pertes par hystérésis sont inexistantes. Le circuit magnétique est par conséquent fréquemment constitué de fer doux massif ou d'acier coulé : matériaux et modes de fabrication les plus économiques.

Circuit magnétique soumis à un champ magnétique périodique de fréquence faible

Il est indispensable dans ce cas de limiter les pertes magnétiques.

Circuit magnétique soumis à un champ magnétique périodique haute fréquence

Les pertes par courants de Foucault augmentent selon le carré de la fréquence. Les circuits magnétiques utilisés en haute fréquence doivent être réalisés avec matériaux ferromagnétiques isolants.

Ressemblance d'Hopkinson

Principes

Cette ressemblance consiste à faire un parallèle entre les circuits électriques et les circuits magnétiques.


Circuits électriques Circuits magnétiques
Intensité du courant électrique  I \, Flux du champ magnétique dans le circuit  \varphi \,
Résistance  R \, Réluctance  \mathcal{R} \,
Conductivité  \sigma \, Perméabilité  \mu \,
Force électromotrice  E \, Force magnétomotrice  \mathcal{F} \, ou  \sum nI \,
Loi d'Ohm  E = R \cdot I \, Loi d'Hopkinson  \mathcal{F} = \mathcal{R} \cdot \varphi \,

Réluctance d'un circuit magnétique

Réluctance d'un circuit magnétique homogène

Pour un circuit magnétique homogène, c'est-à-dire constitué d'un seul matériau et de section homogène, il existe une relation servant à calculer sa réluctance selon le matériau qui le forme et de ses dimensions :

\mathcal{R}=\frac {1}{\mu}\cdot \frac l S \, en H-1

Réluctance équivalente d'un entrefer

La réluctance d'un entrefer de faible épaisseur est donnée par

\mathcal{R}=\frac {e}{\mu_0 \cdot S}\,, avec :

Si l'épaisseur de l'entrefer est grande, il n'est plus envisageable de considérer que les lignes de champ magnétique restent perpendiculaires à l'entrefer. On doit alors tenir compte de l'épanouissement du champ magnétique c'est-à-dire considérer que la section S est plus grande que celle des pièces métalliques de part et d'autre de l'entrefer.

Réluctance d'un circuit hétérogène

Les lois d'association des réluctances permettent de calculer celle d'un circuit magnétique de forme complexe ou composé de matériaux aux caractéristiques magnétiques différentes. On décompose ce circuit en tronçon homogène, c'est-à-dire de même section et constitué du même matériau.

Avec ces lois on peut calculer la réluctance du circuit magnétique complexe dans son intégralité.

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