Metode de calcul a câmpurilor magnetice
Există multe tipuri de sarcini pentru calcularea câmpurilor magnetice. Pe lângă sarcinile de determinare a inductanței circuitelor care funcționează într-un câmp magnetic, există și sarcini de calcul al câmpurilor magnetice în structuri feromagnetice complexe, sarcini de distribuire a curenților într-un anumit volum pentru a obține un câmp magnetic cu o intensitate dată etc.
Metodele de calcul a câmpurilor magnetice pot fi împărțite în analitice, grafice și experimentale.Metodele de calcul a câmpurilor magnetice pot fi împărțite în analitice, grafice și experimentale.Metodele de calcul a câmpurilor magnetice pot fi împărțite în:
-
analitic;
-
grafic;
-
experimental.
Metodele analitice folosesc integrarea ecuațiilor lui Poisson (pentru zonele în care curge curent), integrarea nivelurilor Laplace (pentru zonele neocupate de curenți), metoda imaginilor în oglindă etc. În cazul simetriei sferice sau cilindrice se folosesc formulele legilor generale de funcționare.
În prezența mediilor magnetizate, problemele pot fi rezolvate folosind atât potențiale magnetice scalare, cât și vectoriale. Dacă curenții liberi sunt în afara volumului care ne interesează, cel mai bine este să rezolvăm problema folosind potențiale scalare. În acest caz, condițiile la limită sunt exprimate printr-un potențial scalar.
Pentru a calcula câmpul magnetic într-un mediu feromagnetic continuu, se utilizează o metodă bazată pe asemănarea ecuațiilor câmpului magnetic cu ecuațiile curentului continuu într-un mediu conductiv. Cu toate acestea, metoda este valabilă în aceleași condiții la limită, ceea ce de obicei nu este cazul.
De fapt, în timp ce conductivitatea electrică a spațiului din jurul firelor este zero, nu există izolatori pentru fluxul magnetic și scurgerea fluxului paralel cu elementele individuale poate fi semnificativă. Cu cât permeabilitatea magnetică a circuitului magnetic este mai mare, cu atât se obțin mai puține erori.
În ciuda convergenței rezultatelor, reprezentarea căii de curgere sub forma unui circuit magnetic stă la baza proiectării mașinilor și echipamentelor electrice, deoarece permite efectuarea de calcule în cazurile în care rezolvarea problemei prin metode generale. este practic imposibil.
O complicație în calculele în prezența substanțelor feromagnetice este introdusă de dependența neliniară a permeabilității magnetice de intensitatea câmpului. Dacă această dependență este cunoscută, atunci problema se rezolvă prin metoda aproximărilor succesive.
În primul rând, se găsește o soluție presupunând că valoarea permeabilității este constantă.Apoi, după determinarea permeabilității în diferite puncte ale circuitului magnetic, problema se rezolvă din nou, ținând cont de corecțiile pentru valoarea permeabilității magnetice. Calculul se repetă până când se obțin abaterile admise ale valorilor intensității câmpului magnetic sau inducției magnetice față de cele specificate.
Metodele analitice, datorită dificultăților de natură matematică, fac posibilă rezolvarea unui set foarte mic de probleme. În cazurile în care calcularea câmpului prin metode analitice este dificilă, se recurge la construcția grafică a imaginii câmpului. Această metodă poate fi utilizată pentru a calcula câmpuri de rotație bidimensionale.
În cazuri foarte dificile, mai ales cu câmpuri spațiale, se recurge la un studiu experimental al câmpului, care constă în determinarea inducției în puncte individuale ale câmpului printr-una din metodele de măsurare a acestei mărimi.
De asemenea, este utilizată o simulare care utilizează câmpuri de curent într-un mediu conducător.Această simulare se bazează pe analogia dintre un câmp într-un mediu conductor și un câmp magnetic turbionar.
Cel mai simplu studiu calitativ al câmpului magnetic se realizează prin determinarea modelului câmpului folosind așchii de oțel turnați pe o foaie plană de material neferomagnetic sau folosind pulberi de oxid de fier suspendate într-un lichid precum kerosenul. Această din urmă metodă este utilizată pe scară largă pentru detectarea magnetică a defectelor la produsele din oțel.
În viitor, pe site-ul «Util pentru un electrician», vom lua în considerare câteva sarcini tipice pentru calcularea câmpurilor magnetice: calcularea câmpului unei bile electromagnetice într-un câmp magnetic uniform în vid (în aer), o metodă de utilizare a metodei de imagini în oglindă pentru calcularea câmpurilor magnetice, exemple cu calcule ale diferitelor circuite magnetice.
Vezi si:
Pentru ce se calculează circuitele magnetice?
Câmp magnetic al bobinei purtătoare de curent