Metoder for beregning av magnetiske felt

Det finnes mange typer oppgaver for å beregne magnetiske felt. I tillegg til oppgaver for å bestemme induktansen til kretser som opererer i et magnetfelt, er det også oppgaver for å beregne magnetiske felt i komplekse ferromagnetiske strukturer, oppgaver for å fordele strømmer i et visst volum for å oppnå et magnetfelt med en gitt intensitet, etc.

Metoder for beregning av magnetiske felt kan deles inn i analytiske, grafiske og eksperimentelle Metoder for beregning av magnetiske felt kan deles inn i analytiske, grafiske og eksperimentelle Metoder for beregning av magnetiske felt kan deles inn i:

• analytisk;

• grafisk;

• eksperimentell.

Analytiske metoder bruker integrasjon av Poissons ligninger (for områder der strømmen flyter), integrasjon av Laplace-nivåer (for områder som ikke er okkupert av strøm), metoden for speilbilder, etc. Ved sfærisk eller sylindrisk symmetri brukes formlene for generelle driftslover.

I nærvær av magnetiserte medier kan problemene løses ved å bruke både skalare og vektormagnetiske potensialer. Hvis de frie strømmene er utenfor volumet av interesse for oss, er det best å løse problemet ved å bruke skalarpotensialer. I dette tilfellet uttrykkes grensebetingelsene ved et skalarpotensial.

For å beregne magnetfeltet i et kontinuerlig ferromagnetisk medium, brukes en metode basert på likheten mellom magnetfeltligningene og likestrømslikningene i et ledende medium. Metoden er imidlertid gyldig under de samme grensebetingelsene, noe som vanligvis ikke er tilfelle.

Faktisk, mens den elektriske ledningsevnen til rommet rundt ledningene er null, er det ingen isolatorer for den magnetiske fluksen og lekkasjen av fluks parallelt med de enkelte elementene kan være betydelig. Jo høyere den magnetiske permeabiliteten til den magnetiske kretsen er, desto færre feil oppnås.

Til tross for konvergensen av resultatene, er representasjonen av strømningsbanen i form av en magnetisk krets grunnlaget for utformingen av elektriske maskiner og utstyr, da det gjør det mulig å foreta beregninger i tilfeller der løsningen av problemet ved hjelp av generelle metoder er praktisk talt umulig.

En komplikasjon i beregningene i nærvær av ferromagnetiske stoffer introduseres av den ikke-lineære avhengigheten av den magnetiske permeabiliteten på feltstyrken. Hvis denne avhengigheten er kjent, løses problemet ved metoden med suksessive tilnærminger.

Først finner man en løsning forutsatt at permeabilitetsverdien er konstant.Deretter, etter å ha bestemt permeabiliteten på forskjellige punkter i den magnetiske kretsen, løses problemet igjen, under hensyntagen til korreksjonene for verdien av den magnetiske permeabiliteten. Beregningen gjentas til de tillatte avvikene for verdiene for magnetfeltstyrken eller magnetisk induksjon fra de spesifiserte er oppnådd.

Analysemetoder, på grunn av vanskelighetene av matematisk art, gjør det mulig å løse et svært lite sett med problemer. I tilfeller der det er vanskelig å beregne feltet ved hjelp av analytiske metoder, tyr til grafisk konstruksjon av bildet av feltet. Denne metoden kan brukes til å beregne todimensjonale rotasjonsfelt.

I svært vanskelige tilfeller, spesielt med romlige felt, tyr de til en eksperimentell studie av feltet, som består i å bestemme induksjonen på individuelle punkter i feltet ved en av metodene for å måle denne mengden.

Det benyttes også en simulering med strømfelt i et ledende medium Denne simuleringen er basert på analogien mellom et felt i et ledende medium og et virvelmagnetisk felt.

Den enkleste kvalitative studien av magnetfeltet utføres ved å bestemme feltmønsteret ved å bruke stålspon støpt på et flatt ark av ikke-ferromagnetisk materiale, eller ved å bruke jernoksidpulver suspendert i en væske som parafin. Sistnevnte metode er mye brukt for magnetisk deteksjon av feil i stålprodukter.

I fremtiden, på siden «Nyttig for en elektriker», vil vi vurdere flere typiske oppgaver for beregning av magnetiske felt: beregning av feltet til en elektromagnetisk ball i et jevnt magnetfelt i vakuum (i luft), en metode for å bruke metoden av speilbilder for beregning av magnetiske felt, eksempler med beregninger av ulike magnetiske kretser.

Se også:

Hva er beregningen av magnetiske kretser for?

Magnetfelt til den strømførende spolen

Prinsipper for måling av magnetiske felt, instrumenter for måling av magnetfeltparametere