З якими налаштуваннями довжини та густини магнітного потоку, як розрахувати напруженість магнітного поля?

Для розрахунку сили магнітного поля (Magnetic Field Strength, $\mathrm{<br>}$H) на основі довжини та густини магнітного потоку (Magnetic Flux Density, $\mathrm{<br>}$B), необхідно зрозуміти зв'язок між цими двома величинами. Сила магнітного поля $\mathrm{<br>}$H і густина магнітного потоку $\mathrm{<br>}$B зазвичай пов'язані через криву намагнічування (B-H curve) або проникність ( $\mathrm{<br>}$μ).

1. Основна формула

• Зв'язок між силою магнітного поля   $\mathrm{<br>\; }$H і густиною магнітного потоку   $\mathrm{<br>\; }$B може бути виражений наступною формулою:

• Де:

• B — це густина магнітного потоку, вимірюється в теслах (T).

• $\mathrm{<br>\; }$H — це сила магнітного поля, вимірюється в амперах на метр (A/m).

• $\mathrm{<br>\; }$μ — це проникність, вимірюється в генріях на метр (H/m).

• Проникність   $\mathrm{<br>\; }$μ може бути подальше розбита на добуток проникності вільного простору   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0 і відносної проникності   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μr:

• Де:

• μ0 — це проникність вільного простору, приблизно  $\mathrm{<br>\; }$4π×10−7H/m.

• μr — це відносна проникність матеріалу, яка приблизно дорівнює 1 для немагнітних матеріалів (як-от повітря, мідь, алюміній) і може бути дуже високою (в сотні до тисяч) для феромагнітних матеріалів (як-от залізо, нікель).

2. Розрахунок сили магнітного поля  $\mathrm{<br>}$H за заданими  $\mathrm{<br>}$B та  $\mathrm{<br>}$μ

Якщо ви знаєте густину магнітного потоку $\mathrm{<br>}$B і проникність $\mathrm{<br>}$μ, ви можете безпосередньо використовувати вищенаведену формулу для розрахунку сили магнітного поля $\mathrm{<br>}$H:

Наприклад, припустимо, що у вас є перетворювач з залізним сердечником з густиною магнітного потоку B=1.5T і відносною проникністю μr=1000. Тоді:

3. Врахування нелінійних кривих намагнічування

Для феромагнітних матеріалів проникність $\mathrm{<br>}$μ не є постійною, а змінюється зі зміною сили магнітного поля H. На практиці, особливо при високих силах магнітного поля, проникність може значно знизитися, що призводить до помітного сповільнення зростання густини магнітного потоку $\mathrm{<br>}$B. Цей нелінійний зв'язок описується кривою B-H матеріалу.

• Крива B-H: Крива B-H показує, як змінюється густина магнітного потоку   $\mathrm{<br>\; }$B зі зміною сили магнітного поля   $\mathrm{<br>\; }$H. Для феромагнітних матеріалів крива B-H зазвичай нелінійна, особливо коли підходить до точки насичення. Якщо у вас є крива B-H для вашого матеріалу, ви можете визначити силу магнітного поля   $\mathrm{<br>\; }$H, знайшовши відповідне значення   $\mathrm{<br>\; }$H для заданого   $\mathrm{<br>\; }$B.

• Використання кривої B-H:

1. Знайдіть задану густину магнітного потоку  $\mathrm{<br>\; }$B на кривій B-H.

2. Прочитайте відповідну силу магнітного поля H з кривої.

4. Врахування довжини магнітного контуру

Якщо вам також потрібно врахувати геометрію магнітного контуру (наприклад, довжина $\mathrm{<br>}$l сердечника), ви можете використовувати закон магнітного контуру (аналогічний закону Ома для електричних контурів) для розрахунку сили магнітного поля. Закон магнітного контуру може бути виражений наступним чином:

Де:

• $\mathrm{<br>\; }$F — це магнітне напружуюче зусилля (MMF), вимірюється в ампер-витках (A-turns).

• $\mathrm{<br>\; }$H — це сила магнітного поля, вимірюється в A/m.

• $\mathrm{<br>\; }$l — це середня довжина магнітного контуру, вимірюється в метрах (m).

Магнітне напружуюче зусилля $\mathrm{<br>}$F зазвичай визначається струмом $\mathrm{<br>}$I і кількістю витків $\mathrm{<br>}$N у катушці:

Об'єднавши ці дві рівняння, ви отримаєте:

Ця формула корисна, коли ви знаєте довжину магнітного контуру $\mathrm{<br>}$l і параметри катушки (кількість витків N і струм $\mathrm{<br>}$I).

5. Підсумок кроків

1. Визначення густини магнітного потоку    $\mathrm{<br>\; }$B: Використовуйте задану густину магнітного потоку    $\mathrm{<br>\; }$B.

2. Вибір відповідної проникності    $\mathrm{<br>\; }$μ: Для лінійних матеріалів (як-от повітря або немагнітні матеріали) використовуйте проникність вільного простору    ${\mathrm{<br>\; }}_{}$μ0. Для феромагнітних матеріалів врахуйте відносну проникність μr, або використовуйте криву B-H.

3. Розрахунок сили магнітного поля H: Використовуйте формулу H=μB або прочитайте відповідне значення    $\mathrm{<br>\; }$H з кривої B-H.

4. Врахування довжини магнітного контуру (якщо потрібно): Якщо вам потрібно врахувати геометрію магнітного контуру, використовуйте закон магнітного контуру H=lN⋅I для подальшого аналізу.

Висновок

Для розрахунку сили магнітного поля за заданою довжиною та густиною магнітного потоку, спочатку визначте проникність $\mathrm{<br>}$μ, а потім використовуйте формулу $\mathrm{<br>}$H=μB. Для феромагнітних матеріалів краще використовувати криву B-H для обробки нелінійного зв'язку. Якщо вам потрібно врахувати геометрію магнітного контуру, використовуйте закон магнітного контуру $\mathrm{<br>}$H=lF для подальшого аналізу.