Μέθοδοι υπολογισμού μαγνητικών πεδίων

Υπάρχουν πολλοί τύποι εργασιών για τον υπολογισμό των μαγνητικών πεδίων. Εκτός από τις εργασίες για τον προσδιορισμό της επαγωγής των κυκλωμάτων που λειτουργούν σε ένα μαγνητικό πεδίο, υπάρχουν επίσης εργασίες για τον υπολογισμό μαγνητικών πεδίων σε πολύπλοκες σιδηρομαγνητικές δομές, εργασίες για τη διανομή ρεύματος σε έναν ορισμένο όγκο για τη λήψη ενός μαγνητικού πεδίου με δεδομένη ένταση κ.λπ.

Οι μέθοδοι υπολογισμού των μαγνητικών πεδίων μπορούν να χωριστούν σε αναλυτικές, γραφικές και πειραματικές. Οι μέθοδοι υπολογισμού μαγνητικών πεδίων μπορούν να χωριστούν σε αναλυτικές, γραφικές και πειραματικές. Οι μέθοδοι υπολογισμού μαγνητικών πεδίων μπορούν να χωριστούν σε:

• αναλυτικός;

• γραφικός;

• πειραματικός.

Οι αναλυτικές μέθοδοι χρησιμοποιούν την ολοκλήρωση των εξισώσεων Poisson (για περιοχές όπου ρέει ρεύμα), την ολοκλήρωση των επιπέδων Laplace (για περιοχές που δεν καταλαμβάνονται από ρεύματα), τη μέθοδο των κατοπτρικών εικόνων κ.λπ. Στην περίπτωση της σφαιρικής ή κυλινδρικής συμμετρίας, χρησιμοποιούνται οι τύποι για τους γενικούς νόμους λειτουργίας.

Παρουσία μαγνητισμένων μέσων, τα προβλήματα μπορούν να λυθούν χρησιμοποιώντας τόσο βαθμωτό όσο και διανυσματικό μαγνητικό δυναμικό. Εάν τα ελεύθερα ρεύματα είναι εκτός του όγκου που μας ενδιαφέρει, είναι καλύτερο να λύσουμε το πρόβλημα χρησιμοποιώντας βαθμωτές δυνατότητες. Σε αυτή την περίπτωση, οι οριακές συνθήκες εκφράζονται με ένα βαθμωτό δυναμικό.

Για τον υπολογισμό του μαγνητικού πεδίου σε ένα συνεχές σιδηρομαγνητικό μέσο, ​​χρησιμοποιείται μια μέθοδος που βασίζεται στην ομοιότητα των εξισώσεων του μαγνητικού πεδίου με τις εξισώσεις συνεχούς ρεύματος σε ένα αγώγιμο μέσο. Ωστόσο, η μέθοδος είναι έγκυρη υπό τις ίδιες οριακές συνθήκες, κάτι που συνήθως δεν συμβαίνει.

Μάλιστα, ενώ η ηλεκτρική αγωγιμότητα του χώρου γύρω από τα καλώδια είναι μηδενική, δεν υπάρχουν μονωτές για τη μαγνητική ροή και η διαρροή ροής παράλληλα με τα επιμέρους στοιχεία μπορεί να είναι σημαντική. Όσο μεγαλύτερη είναι η μαγνητική διαπερατότητα του μαγνητικού κυκλώματος, τόσο λιγότερα σφάλματα λαμβάνονται.

Παρά τη σύγκλιση των αποτελεσμάτων, η αναπαράσταση της διαδρομής ροής με τη μορφή μαγνητικού κυκλώματος αποτελεί τη βάση του σχεδιασμού των ηλεκτρικών μηχανών και εξοπλισμού, καθώς δίνει τη δυνατότητα να γίνουν υπολογισμοί σε περιπτώσεις που η επίλυση του προβλήματος με γενικές μεθόδους είναι πρακτικά αδύνατο.

Μια περιπλοκή στους υπολογισμούς παρουσία σιδηρομαγνητικών ουσιών δημιουργείται από τη μη γραμμική εξάρτηση της μαγνητικής διαπερατότητας από την ένταση του πεδίου. Εάν αυτή η εξάρτηση είναι γνωστή, τότε το πρόβλημα επιλύεται με τη μέθοδο των διαδοχικών προσεγγίσεων.

Πρώτον, βρίσκεται μια λύση με την προϋπόθεση ότι η τιμή διαπερατότητας είναι σταθερή.Στη συνέχεια, μετά τον προσδιορισμό της διαπερατότητας σε διάφορα σημεία του μαγνητικού κυκλώματος, το πρόβλημα λύνεται ξανά, λαμβάνοντας υπόψη τις διορθώσεις για την τιμή της μαγνητικής διαπερατότητας. Ο υπολογισμός επαναλαμβάνεται μέχρι να ληφθούν οι επιτρεπόμενες αποκλίσεις των τιμών της έντασης του μαγνητικού πεδίου ή της μαγνητικής επαγωγής από αυτές που καθορίζονται.

Οι αναλυτικές μέθοδοι, λόγω των δυσκολιών μαθηματικού χαρακτήρα, καθιστούν δυνατή την επίλυση ενός πολύ μικρού συνόλου προβλημάτων. Σε περιπτώσεις που ο υπολογισμός του πεδίου με αναλυτικές μεθόδους είναι δύσκολος, καταφύγετε στη γραφική κατασκευή της εικόνας του πεδίου. Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των δισδιάστατων πεδίων περιστροφής.

Σε πολύ δύσκολες περιπτώσεις, ειδικά με χωρικά πεδία, καταφεύγουν σε μια πειραματική μελέτη του πεδίου, η οποία συνίσταται στον προσδιορισμό της επαγωγής σε επιμέρους σημεία του πεδίου με μία από τις μεθόδους μέτρησης αυτής της ποσότητας.

Χρησιμοποιείται επίσης μια προσομοίωση που χρησιμοποιεί πεδία ρεύματος σε ένα αγώγιμο μέσο, ​​η οποία βασίζεται στην αναλογία μεταξύ ενός πεδίου σε ένα αγώγιμο μέσο και ενός δινο-μαγνητικού πεδίου.

Η απλούστερη ποιοτική μελέτη του μαγνητικού πεδίου πραγματοποιείται με τον προσδιορισμό του σχεδίου πεδίου χρησιμοποιώντας ρινίσματα χάλυβα χυτά σε ένα επίπεδο φύλλο μη σιδηρομαγνητικού υλικού ή χρησιμοποιώντας σκόνες οξειδίου του σιδήρου αιωρούμενες σε ένα υγρό όπως η κηροζίνη. Η τελευταία μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως για μαγνητική ανίχνευση ελαττωμάτων σε προϊόντα χάλυβα.

Στο μέλλον, στην τοποθεσία «Χρήσιμα για έναν ηλεκτρολόγο», θα εξετάσουμε διάφορες τυπικές εργασίες για τον υπολογισμό μαγνητικών πεδίων: υπολογισμός του πεδίου μιας ηλεκτρομαγνητικής σφαίρας σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο στο κενό (στον αέρα), μια μέθοδος χρήσης της μεθόδου κατοπτρικών εικόνων για υπολογισμό μαγνητικών πεδίων, παραδείγματα με υπολογισμούς διαφόρων μαγνητικών κυκλωμάτων.

Δείτε επίσης:

Σε τι χρησιμεύει ο υπολογισμός των μαγνητικών κυκλωμάτων;

Μαγνητικό πεδίο του πηνίου που μεταφέρει ρεύμα

Αρχές μέτρησης μαγνητικών πεδίων, όργανα μέτρησης παραμέτρων μαγνητικού πεδίου