Metode za izračun magnetnih polj

Obstaja veliko vrst nalog za izračun magnetnih polj. Poleg nalog za določanje induktivnosti tokokrogov, ki delujejo v magnetnem polju, obstajajo tudi naloge za izračun magnetnih polj v kompleksnih feromagnetnih strukturah, naloge za porazdelitev tokov v določenem volumnu za pridobitev magnetnega polja z dano jakostjo itd.

Metode za izračun magnetnih polj lahko razdelimo na analitične, grafične in eksperimentalne.. Metode za izračun magnetnih polj lahko razdelimo na analitične, grafične in eksperimentalne.. Metode za izračun magnetnih polj lahko razdelimo na:

• analitično;

• grafični;

• eksperimentalno.

Analitične metode uporabljajo integracijo Poissonovih enačb (za območja, kjer teče tok), integracijo Laplaceovih nivojev (za območja, ki jih tokovi ne zasedajo), metodo zrcalnih slik itd. V primeru sferične ali cilindrične simetrije se uporabljajo formule za splošne zakone delovanja.

V prisotnosti magnetiziranih medijev je mogoče težave rešiti z uporabo skalarnih in vektorskih magnetnih potencialov. Če so prosti tokovi zunaj obsega, ki nas zanima, je najbolje, da problem rešimo s skalarnimi potenciali. V tem primeru so robni pogoji izraženi s skalarnim potencialom.

Za izračun magnetnega polja v neprekinjenem feromagnetnem mediju se uporablja metoda, ki temelji na podobnosti enačb magnetnega polja z enačbami enosmernega toka v prevodnem mediju. Vendar je metoda veljavna pod enakimi robnimi pogoji, kar običajno ni tako.

Dejansko, medtem ko je električna prevodnost prostora okoli žic enaka nič, ni izolatorjev za magnetni tok in uhajanje toka vzporedno s posameznimi elementi je lahko znatno. Večja kot je magnetna prepustnost magnetnega vezja, manj je napak.

Kljub konvergenci rezultatov je predstavitev tokovne poti v obliki magnetnega vezja osnova načrtovanja električnih strojev in opreme, saj omogoča izračune v primerih, ko je rešitev problema s splošnimi metodami je praktično nemogoče.

Zaplet pri izračunih v prisotnosti feromagnetnih snovi predstavlja nelinearna odvisnost magnetne prepustnosti od poljske jakosti. Če je ta odvisnost znana, se problem rešuje z metodo zaporednih približkov.

Najprej se najde rešitev ob predpostavki, da je vrednost prepustnosti konstantna.Nato se po določitvi prepustnosti na različnih točkah magnetnega vezja ponovno reši problem ob upoštevanju popravkov vrednosti magnetne prepustnosti. Izračun se ponavlja, dokler ne dobimo dovoljenih odstopanj vrednosti jakosti magnetnega polja ali magnetne indukcije od navedenih.

Analitične metode zaradi težav matematične narave omogočajo reševanje zelo majhnega nabora problemov. V primerih, ko je izračun polja z analitičnimi metodami težaven, se zatecite k grafični konstrukciji slike polja. To metodo je mogoče uporabiti za izračun dvodimenzionalnih rotacijskih polj.

V zelo težkih primerih, zlasti s prostorskimi polji, se zatečejo k eksperimentalni študiji polja, ki je sestavljena iz določanja indukcije na posameznih točkah polja z eno od metod merjenja te količine.

Uporabljena je tudi simulacija z uporabo tokovnih polj v prevodnem mediju, ki temelji na analogiji med poljem v prevodnem mediju in vrtinčnim magnetnim poljem.

Najenostavnejša kvalitativna študija magnetnega polja se izvede z določanjem vzorca polja z uporabo jeklenih ostružkov, ulitih na ravno ploščo neferomagnetnega materiala, ali z uporabo prahu železovega oksida, suspendiranega v tekočini, kot je kerozin. Slednja metoda se pogosto uporablja za magnetno odkrivanje napak v jeklenih izdelkih.

V prihodnosti bomo na spletnem mestu «Koristno za električarja» obravnavali več tipičnih nalog za izračun magnetnih polj: izračun polja elektromagnetne krogle v enakomernem magnetnem polju v vakuumu (v zraku), način uporabe metode zrcalnih slik za izračun magnetnih polj, primeri z izračuni različnih magnetnih vezij.

Poglej tudi:

Čemu služi izračun magnetnih vezij?

Magnetno polje tokovne tuljave

Principi merjenja magnetnih polj, instrumenti za merjenje parametrov magnetnih polj