Вплив обмотки і меридіанного перерізу осердя на магнітний момент електромагніта
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-3944.2019.1.09Ключові слова:
магнітний момент електромагніта, неоднорідне зовнішнє магнітне поле, котушка, осердя, ділянка кривої намагнічування, шайбаАнотація
Описана проблема, що виникає при проектуванні електромагнітів постійного струму, яка пов'язана з обмеженням застосування відомих методів розрахунку магнітного моменту електромагніта. Проведено аналіз впливу неоднорідності зовнішнього магнітного поля котушки, що намагнічує, на магнітний момент електромагніта для визначення меж застосовності допущення однорідності зовнішнього магнітного поля. Для цього був використаний ітераційний алгоритм чисельного розв'язання інтегрального рівняння відносно поверхневої густини фіктивних магнітних зарядів, що знаходяться на поверхнях циліндричних елементів осердя, з урахуванням неоднорідності зовнішнього магнітного поля. Встановлено, що основною причиною розбіжності між значеннями магнітного моменту осердя електромагніту і осердя, розташованого в однорідному магнітному полі, є ступінь неоднорідності зовнішнього магнітного поля котушки, а також ділянка кривої намагнічування, на яку потрапляє напруженість результуючого магнітного поля для переважної частини осердя. Вказано, що область застосування допущення однорідності зовнішнього магнітного поля обмежена відносною довжиною осердя та рівнем зовнішнього магнітного поля. Досліджено вплив форми меридіанного перерізу осердя на магнітний момент електромагніта. Для осердя із шайбами був застосований ітераційний алгоритм з розбиттям середовища осердя як на циліндричні, так і на кільцеві елементи для врахування додаткового крайового ефекту, обумовленого наявністю шайб. Результати розрахунку показали, що їх наявність дає істотний внесок у магнітний момент електромагніта, що іноді дає зростання в два рази, а рівень внеску залежить від положення і розмірів шайб, а також на якій ділянці кривої намагнічування знаходиться напруженість результуючого магнітного поля для більшої частини осердя в відсутності шайб. Показано, що зі збільшенням радіуса шайб і зменшенням відстані від шайб до торців зростає магнітний момент електромагніта, що більш виражено для коротких осердь менш виражено довгих.Посилання
Коваленко А. П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1975. 248 с.
Розенблат М. А. Коэффициенты размагничивания стержней высокой проницаемости. Журнал технической физики. 1954. Т. 24, № 4. С. 637–661.
Матюк В. Ф., Осипов А. А., Стрелюхин А. В Распределение намагниченности вдоль цилиндрического стержня круглого сечения, находящегося в продольном постоянном однородном магнитном поле. Электротехника. 2009. № 8. С. 37–46.
Yamamoto Y., Yamada H. New analytical expressions for flux distribution and demagnetizing factor of cylindrical core. Electrical Engineering in Japan. 1982. Vol. 102, no. 3. pp. 1–8. doi: 10.1002/ecja.4391020302.
Kobayashi M., Ishikawa Y. Surface magnetic charge distributions and demagnetizing factors of circular cylinders. IEEE transactions on magnetics. 1992. Vol. 28, no. 3. pp. 1810–1814. doi: 10.1109/20.141290.
Chen D. X., Pardo E., Sanchez A. Fluxmetric and magnetometric demagnetizing factors for cylinders. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2006. Vol. 306. pp. 135–146. doi: 10.1016/j.jmmm.2006.02.235.
Chadebec O., Rouve L.–L., Coulomb J.–L. New methods for a fast and easy computation of stray fields created by wound rods. IEEE Transaction on Magnetics. 2002. Vol. 38, no. 2. pp. 517–520. doi: 10.1109/20.996136.
Матюк В. Ф., Осипов А. А., Стрелюхин А. В Моделирование магнитного состояния ферромагнитного стержня в продольном постоянном магнитном поле. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2011. № 1. С. 20–27.
Чуніхін К. В. Про неоднорідність намагнічування циліндричних осердь в однорідному магнітному полі. Технічна електродинаміка. 2019. № 1. С. 3–6. doi: 10.15407/techned2019.01.003.
Гринберг Г. А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. М. – Л.: Изд. АН СССР, 1948. 730 с.
Тозони О. В., Маергойз И. Д. Расчет трехмерных электромагнитных полей. К.: «Техника», 1974. 352 с.
Смайт В. Электростатика и электродинамика. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1954. 604 с.
Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1977. 344 с.
Михайлов В. М., Чунихин К. В. Об электростатической аналогии магнитостатического поля в неоднородной намагничивающейся среде. Електротехніка і електромеханіка. 2017. № 5. С. 38–40. doi: 10.20998/2074–272X.2017.5.05.
Jungerman J. A. Fourth-order uniform electric field form two charged rings. Review of Scientific Instruments. 1984. Vol. 55, no. 9. pp. 1479–1482. doi: 10.1063/1.1137962.
Михайлов В. М. Расчет электрических и магнитных полей с помощью интегральных и интегродифференциальных уравнений. К.: УМК ВО, 1988. 60 с.
Чунихин К. В. О влиянии уровня внешнего магнитного поля и длины на магнитный момент цилиндрических сердечников. Електротехніка і електромеханіка. 2018. № 6. С. 33–37. doi: 10.20998/2074–272X.2018.6.06.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
