Metode proračuna magnetskih polja

Postoje mnoge vrste zadataka za izračunavanje magnetskih polja. Osim zadataka za određivanje induktiviteta krugova koji rade u magnetskom polju, postoje i zadaci za proračun magnetskih polja u složenim feromagnetskim strukturama, zadaci za raspodjelu struja u određenom volumenu da bi se dobilo magnetsko polje zadanog intenziteta itd.

Metode za proračun magnetskih polja mogu se podijeliti na analitičke, grafičke i eksperimentalne.Metode za proračun magnetskih polja mogu se podijeliti na analitičke, grafičke i eksperimentalne.Metode za proračun magnetskih polja mogu se podijeliti na:

• analitički;

• grafički;

• eksperimentalni.

Analitičke metode koriste integraciju Poissonovih jednadžbi (za područja gdje teče struja), integraciju Laplaceovih razina (za područja koja nisu zauzeta strujama), metodu zrcalnih slika itd. U slučaju sferne ili cilindrične simetrije koriste se formule za opće zakone djelovanja.

U prisutnosti magnetiziranih medija, problemi se mogu riješiti pomoću skalarnih i vektorskih magnetskih potencijala. Ako su slobodne struje izvan volumena koji nas zanima, najbolje je problem riješiti korištenjem skalarnih potencijala. U ovom slučaju, rubni uvjeti su izraženi skalarnim potencijalom.

Za proračun magnetskog polja u kontinuiranom feromagnetskom mediju koristi se metoda koja se temelji na sličnosti jednadžbi magnetskog polja s jednadžbama istosmjerne struje u vodljivom mediju. Međutim, metoda je važeća pod istim rubnim uvjetima, što obično nije slučaj.

Zapravo, dok je električna vodljivost prostora oko žica jednaka nuli, nema izolatora za magnetski tok i curenje toka paralelno s pojedinačnim elementima može biti značajno. Što je veća magnetska permeabilnost magnetskog kruga, to se manje pogrešaka dobiva.

Unatoč konvergenciji rezultata, prikaz strujne putanje u obliku magnetskog kruga temelj je projektiranja električnih strojeva i opreme, jer omogućuje izvođenje proračuna u slučajevima kada je rješenje problema općim metodama je praktički nemoguće.

Komplikaciju u proračunima u prisutnosti feromagnetskih tvari uvodi nelinearna ovisnost magnetske permeabilnosti o jakosti polja. Ako je ta ovisnost poznata, onda se problem rješava metodom uzastopnih aproksimacija.

Prvo se pronalazi rješenje uz pretpostavku da je vrijednost propusnosti konstantna.Zatim se nakon određivanja permeabilnosti u različitim točkama magnetskog kruga ponovno rješava problem, uzimajući u obzir korekcije za vrijednost magnetske permeabilnosti. Proračun se ponavlja dok se ne dobiju dopuštena odstupanja vrijednosti jakosti magnetskog polja ili magnetske indukcije od navedenih.

Analitičke metode, zbog poteškoća matematičke prirode, omogućuju rješavanje vrlo malog skupa problema. U slučajevima kada je izračunavanje polja analitičkim metodama teško, pribjegnite grafičkoj konstrukciji slike polja. Ova metoda se može koristiti za izračunavanje dvodimenzionalnih rotacijskih polja.

U vrlo teškim slučajevima, posebno s prostornim poljima, pribjegavaju se eksperimentalnom proučavanju polja, koje se sastoji u određivanju indukcije u pojedinim točkama polja jednom od metoda mjerenja ove količine.

Također se koristi simulacija pomoću strujnih polja u vodljivom mediju.Ova se simulacija temelji na analogiji između polja u vodljivom mediju i vrtložnog magnetskog polja.

Najjednostavnije kvalitativno proučavanje magnetskog polja izvodi se određivanjem uzorka polja pomoću čeličnih strugotina izlivenih na ravnu ploču neferomagnetskog materijala ili pomoću praha željeznog oksida suspendiranog u tekućini kao što je kerozin. Posljednja metoda je naširoko korištena za magnetsku detekciju grešaka u proizvodima od čelika.

U budućnosti ćemo na web mjestu «Korisno za električara» razmotriti nekoliko tipičnih zadataka za izračunavanje magnetskih polja: izračunavanje polja elektromagnetske kuglice u jednoličnom magnetskom polju u vakuumu (u zraku), metodu korištenja metode zrcalnih slika za proračun magnetskih polja, primjeri s proračunima raznih magnetskih krugova.

Vidi također:

Čemu služi proračun magnetskih krugova?

Magnetsko polje zavojnice kojom teče struja

Principi mjerenja magnetskih polja, instrumenti za mjerenje parametara magnetskih polja