Mètodes de càlcul de camps magnètics

Hi ha molts tipus de tasques per calcular camps magnètics. A més de les tasques de determinació de la inductància de circuits que funcionen en un camp magnètic, també hi ha tasques de càlcul de camps magnètics en estructures ferromagnètiques complexes, tasques de distribució de corrents en un volum determinat per obtenir un camp magnètic amb una intensitat determinada, etc.

Els mètodes de càlcul de camps magnètics es poden dividir en analítics, gràfics i experimentals. Els mètodes de càlcul de camps magnètics es poden dividir en analítics, gràfics i experimentals. Els mètodes de càlcul de camps magnètics es poden dividir en:

• analític;

• gràfic;

• experimental.

Els mètodes analítics utilitzen la integració de les equacions de Poisson (per a zones on flueix el corrent), la integració de nivells de Laplace (per a zones no ocupades per corrents), el mètode de les imatges miralls, etc. En el cas de simetria esfèrica o cilíndrica, s'utilitzen les fórmules de les lleis generals de funcionament.

En presència de medis magnetitzats, els problemes es poden resoldre mitjançant potencials magnètics escalars i vectorials. Si els corrents lliures estan fora del volum que ens interessa, el millor és resoldre el problema utilitzant potencials escalars. En aquest cas, les condicions de contorn s'expressen mitjançant un potencial escalar.

Per calcular el camp magnètic en un medi ferromagnètic continu, s'utilitza un mètode basat en la similitud de les equacions del camp magnètic amb les equacions de corrent continu en un medi conductor. Tanmateix, el mètode és vàlid en les mateixes condicions de contorn, cosa que normalment no és així.

De fet, mentre que la conductivitat elèctrica de l'espai al voltant dels cables és zero, no hi ha aïllants per al flux magnètic i la fuita de flux paral·lela als elements individuals pot ser significativa. Com més gran sigui la permeabilitat magnètica del circuit magnètic, menys errors s'obtenen.

Malgrat la convergència dels resultats, la representació del recorregut del flux en forma de circuit magnètic és la base del disseny de màquines i equips elèctrics, ja que permet fer càlculs en els casos en què la solució del problema per mètodes generals és pràcticament impossible.

Una complicació en els càlculs en presència de substàncies ferromagnètiques s'introdueix per la dependència no lineal de la permeabilitat magnètica de la intensitat del camp. Si es coneix aquesta dependència, aleshores el problema es resol mitjançant el mètode d'aproximacions successives.

En primer lloc, es troba una solució assumint que el valor de permeabilitat és constant.Aleshores, després de determinar la permeabilitat en diversos punts del circuit magnètic, es torna a resoldre el problema, tenint en compte les correccions del valor de la permeabilitat magnètica. El càlcul es repeteix fins que s'obtenen les desviacions permeses dels valors de la intensitat del camp magnètic o la inducció magnètica dels especificats.

Els mètodes analítics, a causa de les dificultats de caràcter matemàtic, permeten resoldre un conjunt molt reduït de problemes. En els casos en què el càlcul del camp mitjançant mètodes analítics sigui difícil, recorreu a la construcció gràfica de la imatge del camp. Aquest mètode es pot utilitzar per calcular camps de rotació bidimensionals.

En casos molt difícils, sobretot amb camps espacials, recorren a un estudi experimental del camp, que consisteix a determinar la inducció en punts individuals del camp mitjançant un dels mètodes de mesura d'aquesta magnitud.

També s'utilitza una simulació amb camps de corrent en un medi conductor, que es basa en l'analogia entre un camp en un medi conductor i un camp magnètic remolí.

L'estudi qualitatiu més senzill del camp magnètic es realitza mitjançant la determinació del patró de camp mitjançant encenalls d'acer colats sobre una làmina plana de material no ferromagnètic, o utilitzant pols d'òxid de ferro suspesos en un líquid com el querosè. Aquest últim mètode és molt utilitzat per a la detecció magnètica de defectes en productes d'acer.

En el futur, al lloc «Útil per a un electricista», tindrem en compte diverses tasques típiques per calcular camps magnètics: calcular el camp d'una bola electromagnètica en un camp magnètic uniforme al buit (a l'aire), un mètode per utilitzar el mètode d'imatges de mirall per calcular camps magnètics, exemples amb càlculs de diversos circuits magnètics.

Vegeu també:

Per a què serveix el càlcul dels circuits magnètics?

Camp magnètic de la bobina portadora de corrent

Principis de mesura de camps magnètics, instruments per mesurar paràmetres de camps magnètics