Magneettikenttien laskentamenetelmät

Magneettikenttien laskemiseen on monenlaisia ​​tehtäviä. Magneettikentässä toimivien piirien induktanssin määritystehtävien lisäksi on myös tehtäviä magneettikenttien laskentaan monimutkaisissa ferromagneettisissa rakenteissa, tehtäviä virtojen jakamiseksi tietyssä tilavuudessa tietyn intensiteetin magneettikentän saamiseksi jne.

Magneettikenttien laskentamenetelmät voidaan jakaa analyyttisiin, graafisiin ja kokeellisiin. Magneettikenttien laskentamenetelmät voidaan jakaa analyyttisiin, graafisiin ja kokeellisiin. Magneettikenttien laskentamenetelmät voidaan jakaa:

• analyyttinen;

• graafinen;

• kokeellinen.

Analyyttiset menetelmät käyttävät Poissonin yhtälöiden integrointia (alueille, joissa virta kulkee), Laplace-tasojen integrointia (alueille, joissa virrat eivät ole), peilikuvien menetelmää jne. Pallo- tai lieriömäisessä symmetriassa käytetään yleisten toimintalakien kaavoja.

Magnetoidun median läsnäollessa ongelmat voidaan ratkaista käyttämällä sekä skalaari- että vektorimagneettisia potentiaalia. Jos vapaat virrat ovat meitä kiinnostavan volyymin ulkopuolella, on parasta ratkaista ongelma käyttämällä skalaaripotentiaalia. Tässä tapauksessa rajaehdot ilmaistaan ​​skalaaripotentiaalilla.

Magneettikentän laskemiseen jatkuvassa ferromagneettisessa väliaineessa käytetään menetelmää, joka perustuu magneettikenttäyhtälöiden samankaltaisuuteen johtavan väliaineen tasavirran yhtälöiden kanssa. Menetelmä on kuitenkin pätevä samoissa reunaehdoissa, mikä ei yleensä pidä paikkaansa.

Itse asiassa, vaikka johtojen ympärillä olevan tilan sähkönjohtavuus on nolla, magneettivuolla ei ole eristeitä ja yksittäisten elementtien suuntainen vuon vuoto voi olla merkittävää. Mitä suurempi magneettipiirin magneettinen permeabiliteetti on, sitä vähemmän virheitä saadaan.

Tulosten konvergenssista huolimatta virtausreitin esittäminen magneettipiirin muodossa on sähkökoneiden ja -laitteiden suunnittelun perusta, koska se mahdollistaa laskelmien tekemisen tapauksissa, joissa ongelma ratkaistaan ​​yleisillä menetelmillä. on käytännössä mahdotonta.

Monimutkaisena laskelmissa ferromagneettisten aineiden läsnä ollessa on magneettisen permeabiliteetin epälineaarinen riippuvuus kentänvoimakkuudesta. Jos tämä riippuvuus tunnetaan, ongelma ratkaistaan ​​peräkkäisten approksimaatioiden menetelmällä.

Ensin löydetään ratkaisu olettaen, että permeabiliteettiarvo on vakio.Sitten, kun permeabiliteetti on määritetty magneettipiirin eri kohdissa, ongelma ratkaistaan ​​uudelleen ottaen huomioon magneettisen permeabiliteetin arvon korjaukset. Laskenta toistetaan, kunnes magneettikentän voimakkuuden tai magneettisen induktion arvojen sallitut poikkeamat määritellyistä saavutetaan.

Matemaattisista vaikeuksista johtuen analyyttiset menetelmät mahdollistavat hyvin pienen ongelmajoukon ratkaisemisen. Tapauksissa, joissa kentän laskeminen analyyttisin menetelmin on vaikeaa, turvaudutaan kentän kuvan graafiseen rakentamiseen. Tätä menetelmää voidaan käyttää kaksiulotteisten rotaatiokenttien laskemiseen.

Hyvin vaikeissa tapauksissa, erityisesti spatiaalisten kenttien kanssa, he turvautuvat kentän kokeelliseen tutkimukseen, joka koostuu induktion määrittämisestä kentän yksittäisissä kohdissa jollakin tämän suuren mittausmenetelmistä.

Käytetään myös simulaatiota, jossa käytetään sähköä johtavassa väliaineessa olevia virtakenttiä, joka perustuu johtavassa väliaineessa olevan kentän ja pyörremagneettikentän analogiaan.

Yksinkertaisin magneettikentän kvalitatiivinen tutkimus suoritetaan määrittämällä kenttäkuvio käyttämällä teräslastuja, jotka on valettu ei-ferromagneettisen materiaalin tasaiselle levylle, tai käyttämällä rautaoksidijauheita, jotka on suspendoitu nesteeseen, kuten kerosiiniin. Jälkimmäistä menetelmää käytetään laajalti terästuotteiden vikojen magneettiseen havaitsemiseen.

Tulevaisuudessa "Hyödyllinen sähköasentajalle" -sivustolla harkitsemme useita tyypillisiä tehtäviä magneettikenttien laskemiseen: sähkömagneettisen pallon kentän laskeminen tasaisessa magneettikentässä tyhjiössä (ilmassa), menetelmän käyttötapa peilikuvia magneettikenttien laskemiseen, esimerkkejä eri magneettisten piirien laskelmista.

Katso myös:

Mitä varten magneettipiirit lasketaan?

Virtaa kuljettavan kelan magneettikenttä

Magneettikenttien mittausperiaatteet, magneettikentän parametrien mittauslaitteet