Методи за изчисляване на магнитни полета

Има много видове задачи за изчисляване на магнитни полета. Освен задачи за определяне на индуктивността на вериги, работещи в магнитно поле, има и задачи за изчисляване на магнитни полета в сложни феромагнитни структури, задачи за разпределение на токове в определен обем за получаване на магнитно поле с дадена интензивност и др.

Методите за изчисляване на магнитни полета могат да бъдат разделени на аналитични, графични и експериментални.Методите за изчисляване на магнитни полета могат да бъдат разделени на аналитични, графични и експериментални.Методи за изчисляване на магнитни полета могат да бъдат разделени на:

• аналитичен;

• графичен;

• експериментален.

Аналитичните методи използват интегрирането на уравненията на Поасон (за области, където протича ток), интегриране на нивата на Лаплас (за области, които не са заети от токове), метода на огледални изображения и др. В случай на сферична или цилиндрична симетрия, формулите за се използват общи действащи закони.

В присъствието на намагнетизирани среди проблемите могат да бъдат решени, като се използват както скаларни, така и векторни магнитни потенциали. Ако свободните токове са извън обема на интерес за нас, най -добре е да решим проблема с помощта на скаларни потенциали. В този случай граничните условия се изразяват чрез скаларен потенциал.

За изчисляване на магнитното поле в непрекъсната феромагнитна среда се използва метод, основан на сходството на уравненията на магнитното поле с уравненията на постоянен ток в проводима среда. Методът обаче е валиден при същите гранични условия, което обикновено не е така.

Всъщност, докато електрическата проводимост на пространството около проводниците е нула, няма изолатори за магнитния поток и изтичането на поток, успоредно на отделните елементи, може да бъде значително. Колкото по -висока е магнитната пропускливост на магнитната верига, толкова по -малко грешки се получават.

Въпреки сближаването на резултатите, представянето на пътя на потока под формата на магнитна верига е в основата на проектирането на електрически машини и оборудване, тъй като дава възможност за извършване на изчисления в случаите, когато решението на проблема чрез общите методи са практически невъзможни.

Усложнение при изчисленията в присъствието на феромагнитни вещества се внася от нелинейната зависимост на магнитната пропускливост от силата на полето. Ако тази зависимост е известна, тогава проблемът се решава чрез метода на последователни приближения.

Първо се намира решение, като се приеме, че стойността на пропускливостта е постоянна. След това, след като се определи пропускливостта в различни точки на магнитната верига, проблемът се решава отново, като се вземат предвид корекциите за стойността на магнитната пропускливост. Изчислението се повтаря, докато се получат допустимите отклонения на стойностите на силата на магнитното поле или магнитната индукция от посочените.

Аналитичните методи, поради трудностите от математическо естество, дават възможност за решаване на много малък набор от проблеми. В случаите, когато изчисляването на полето по аналитични методи е трудно, прибягвайте до графично изграждане на картината на полето. Този метод може да се използва за изчисляване на двуизмерни иротационни полета.

В много трудни случаи, особено с пространствени полета, те прибягват до експериментално изследване на полето, което се състои в определяне на индукцията в отделни точки на полето по един от методите за измерване на тази величина.

Използва се и симулация чрез текущи полета в проводима среда.Тази симулация се основава на аналогията между поле в проводима среда и вихрово магнитно поле.

Най-простото качествено изследване на магнитното поле се извършва чрез определяне на модела на полето с помощта на стоманени стружки, изляти върху плосък лист от неферомагнитен материал, или с помощта на прахове от железен оксид, суспендирани в течност, например керосин. Последният метод е широко използван за магнитно откриване на дефекти на стоманени изделия.

В бъдеще на сайта «Полезно за електротехник» ще разгледаме няколко типични задачи за изчисляване на магнитни полета: изчисляване на полето на електромагнитна топка в еднородно магнитно поле във вакуум (във въздух), метод за използване на метода на огледални изображения за изчисляване на магнитни полета, примери с изчисления на различни магнитни вериги.

Вижте също:

За какво е изчислението на магнитните вериги?

Магнитно поле на намотката с ток

Принципи за измерване на магнитни полета, инструменти за измерване на параметрите на магнитното поле