Metoder för att beräkna magnetfält

Det finns många typer av uppgifter för att beräkna magnetfält. Förutom uppgifter för att bestämma induktansen hos kretsar som verkar i ett magnetfält, finns det även uppgifter för att beräkna magnetfält i komplexa ferromagnetiska strukturer, uppgifter för att fördela strömmar i en viss volym för att erhålla ett magnetfält med en given intensitet, etc.

Metoder för att beräkna magnetfält kan delas in i analytiska, grafiska och experimentella Metoder för att beräkna magnetfält kan delas in i analytiska, grafiska och experimentella Metoder för att beräkna magnetfält kan delas in i:

• analytisk;

• grafisk;

• experimentell.

Analytiska metoder använder integrationen av Poissons ekvationer (för områden där ström flyter), integration av Laplace-nivåer (för områden som inte upptas av strömmar), metoden för spegelbilder, etc. Vid sfärisk eller cylindrisk symmetri används formlerna för allmänna arbetslagar.

I närvaro av magnetiserade medier kan problemen lösas med både skalära och vektormagnetiska potentialer. Om de fria strömmarna ligger utanför den volym som är intressant för oss är det bäst att lösa problemet med hjälp av skalära potentialer. I detta fall uttrycks randvillkoren av en skalär potential.

För att beräkna magnetfältet i ett kontinuerligt ferromagnetiskt medium används en metod som bygger på likheten mellan magnetfältsekvationerna och likströmsekvationerna i ett ledande medium. Metoden är dock giltig under samma randvillkor, vilket vanligtvis inte är fallet.

I själva verket, medan den elektriska ledningsförmågan för utrymmet runt ledningarna är noll, finns det inga isolatorer för det magnetiska flödet och läckaget av flöde parallellt med de individuella elementen kan vara betydande. Ju högre magnetisk permeabilitet den magnetiska kretsen har, desto färre fel erhålls.

Trots konvergensen av resultaten är representationen av flödesvägen i form av en magnetisk krets grunden för konstruktionen av elektriska maskiner och utrustning, eftersom den gör det möjligt att göra beräkningar i de fall där lösningen av problemet med allmänna metoder är praktiskt taget omöjligt.

En komplikation i beräkningarna i närvaro av ferromagnetiska ämnen introduceras av det icke-linjära beroendet av den magnetiska permeabiliteten på fältstyrkan. Om detta beroende är känt, löses problemet med metoden med successiva approximationer.

Först hittas en lösning som antar att permeabilitetsvärdet är konstant.Sedan, efter att ha bestämt permeabiliteten vid olika punkter i den magnetiska kretsen, löses problemet igen, med hänsyn till korrigeringarna för värdet av den magnetiska permeabiliteten. Beräkningen upprepas tills de tillåtna avvikelserna för värdena för magnetfältstyrkan eller magnetinduktionen från de specificerade erhålls.

Analytiska metoder, på grund av svårigheterna av matematisk natur, gör det möjligt att lösa en mycket liten uppsättning problem. I de fall då det är svårt att beräkna fältet med analytiska metoder, ta till grafisk konstruktion av bilden av fältet. Denna metod kan användas för att beräkna tvådimensionella rotationsfält.

I mycket svåra fall, särskilt med rumsliga fält, tillgriper de en experimentell studie av fältet, som består i att bestämma induktionen vid enskilda punkter av fältet genom en av metoderna för att mäta denna kvantitet.

En simulering med strömfält i ett ledande medium används också, denna simulering bygger på analogin mellan ett fält i ett ledande medium och ett virvelmagnetfält.

Den enklaste kvalitativa studien av magnetfältet utförs genom att bestämma fältmönstret med hjälp av stålspån gjutna på ett platt ark av icke-ferromagnetiskt material, eller genom att använda järnoxidpulver suspenderade i en vätska som fotogen. Den senare metoden används flitigt för magnetisk detektering av defekter i stålprodukter.

I framtiden, på webbplatsen "Användbar för en elektriker", kommer vi att överväga flera typiska uppgifter för att beräkna magnetfält: beräkning av fältet för en elektromagnetisk boll i ett enhetligt magnetfält i vakuum (i luft), en metod för att använda metoden av spegelbilder för beräkning av magnetfält, exempel med beräkningar av olika magnetiska kretsar.

Se även:

Vad är beräkningen av magnetiska kretsar till för?

Magnetfält för den strömförande spolen

Principer för mätning av magnetfält, instrument för mätning av magnetfältsparametrar