Metoder til beregning af magnetiske felter

Der er mange typer opgaver til beregning af magnetfelter. Udover opgaver til bestemmelse af induktansen af ​​kredsløb, der opererer i et magnetfelt, er der også opgaver til beregning af magnetfelter i komplekse ferromagnetiske strukturer, opgaver til fordeling af strømme i et bestemt volumen for at opnå et magnetfelt med en given intensitet mv.

Metoder til beregning af magnetiske felter kan opdeles i analytiske, grafiske og eksperimentelle Metoder til beregning af magnetiske felter kan opdeles i analytiske, grafiske og eksperimentelle Metoder til beregning af magnetiske felter kan opdeles i:

• analytisk;

• grafisk;

• eksperimentel.

Analytiske metoder bruger integrationen af ​​Poissons ligninger (for områder, hvor strømmen flyder), integration af Laplace-niveauer (for områder, der ikke er optaget af strøm), metoden til spejlbilleder osv. Ved sfærisk eller cylindrisk symmetri anvendes formlerne for generelle driftslove.

I nærvær af magnetiserede medier kan problemerne løses ved hjælp af både skalære og vektormagnetiske potentialer. Hvis de frie strømme er uden for volumen af ​​interesse for os, er det bedst at løse problemet ved hjælp af skalarpotentialer. I dette tilfælde er grænsebetingelserne udtrykt ved et skalært potentiale.

For at beregne magnetfeltet i et kontinuerligt ferromagnetisk medium anvendes en metode baseret på magnetfeltligningernes lighed med jævnstrømsligningerne i et ledende medium. Metoden er dog gyldig under de samme randbetingelser, hvilket normalt ikke er tilfældet.

Faktisk, mens den elektriske ledningsevne af rummet omkring ledningerne er nul, er der ingen isolatorer for den magnetiske flux, og lækagen af ​​flux parallelt med de enkelte elementer kan være betydelig. Jo højere magnetisk permeabilitet af det magnetiske kredsløb, jo færre fejl opnås.

På trods af konvergensen af ​​resultaterne er repræsentationen af ​​strømningsvejen i form af et magnetisk kredsløb grundlaget for design af elektriske maskiner og udstyr, da det gør det muligt at foretage beregninger i tilfælde, hvor løsningen af ​​problemet ved generelle metoder er praktisk talt umuligt.

En komplikation i beregningerne i nærvær af ferromagnetiske stoffer introduceres af den ikke-lineære afhængighed af den magnetiske permeabilitet af feltstyrken. Hvis denne afhængighed er kendt, løses problemet ved hjælp af successive approksimationer.

Først findes en løsning, der antager, at permeabilitetsværdien er konstant.Derefter, efter at have bestemt permeabiliteten på forskellige punkter i det magnetiske kredsløb, løses problemet igen under hensyntagen til korrektionerne for værdien af ​​den magnetiske permeabilitet. Beregningen gentages, indtil de tilladte afvigelser af værdierne for den magnetiske feltstyrke eller den magnetiske induktion fra de specificerede er opnået.

Analytiske metoder, på grund af vanskelighederne af matematisk karakter, gør det muligt at løse et meget lille sæt af problemer. I tilfælde, hvor det er vanskeligt at beregne feltet ved hjælp af analytiske metoder, ty til grafisk konstruktion af billedet af feltet. Denne metode kan bruges til at beregne todimensionale rotationsfelter.

I meget vanskelige tilfælde, især med rumlige felter, tyr de til en eksperimentel undersøgelse af feltet, som består i at bestemme induktionen på enkelte punkter af feltet ved en af ​​metoderne til at måle denne mængde.

Der anvendes også en simulering med strømfelter i et ledende medie Denne simulering er baseret på analogien mellem et felt i et ledende medie og et hvirvelmagnetfelt.

Den enkleste kvalitative undersøgelse af magnetfeltet udføres ved at bestemme feltmønsteret ved hjælp af stålspåner støbt på en flad plade af ikke-ferromagnetisk materiale, eller ved at bruge jernoxidpulvere suspenderet i en væske som petroleum. Sidstnævnte metode er meget brugt til magnetisk detektering af fejl i stålprodukter.

I fremtiden vil vi på siden "Nyttig for en elektriker" overveje flere typiske opgaver til beregning af magnetiske felter: beregning af feltet af en elektromagnetisk kugle i et ensartet magnetfelt i vakuum (i luft), en metode til at bruge metoden af spejlbilleder til beregning af magnetfelter, eksempler med beregninger af forskellige magnetiske kredsløb.

Se også:

Hvad går udregningen af ​​magnetiske kredsløb til?

Magnetisk felt af den strømførende spole

Principper for måling af magnetfelter, instrumenter til måling af magnetfeltparametre