Lekstroom en veldenoverschrijding

Lekstroom- en randeffectanalyse

Definitie: Lekstroom verwijst naar de magnetische stroom die afwijkt van het bedoelde pad in een magnetisch circuit. Dit kan worden geïllustreerd met behulp van een solenoïde om onderscheid te maken tussen lekstroom en randeffect:

Wanneer stroom door een solenoïde loopt, vormt de meeste stroom de hoofdstroom langs de kernas, terwijl een deel buiten de spoel lekt zonder het kernpad volledig te volgen - dit is lekstroom. In een lange solenoïde vindt lekstroom voornamelijk plaats aan beide uiteinden, waar de magnetische veldlijnen uitwaaieren in de omliggende lucht in plaats van door de doorsnede van de kern te gaan.

Tegelijkertijd tonen de magnetische veldlijnen aan de uiteinden van de solenoïde een niet-uniforme verdeling, waardoor een "randeffect" ontstaat dat stroomdiffusie veroorzaakt. Terwijl lekstroom (die de nadruk legt op padafwijking) beschrijft, geeft randeffect de dispersie van de hoofdstroom aan de grenzen weer. Beide verschijnselen beïnvloeden de efficiëntie van de solenoïde: lekstroom veroorzaakt energieverlies, terwijl randeffect het magnetisch veld vertekent, wat optimalisatie vereist door maatregelen zoals het vergroten van de kernen doorsnede of het toepassen van magnetische scherming in elektromagnetische ontwerpen.

Stroomclassificatie in solenoïdemagnetische circuits

Het grootste deel van de magnetische stroom die door een solenoïde wordt opgewekt, gaat door de kern, trekt door de luchtkamer en draagt bij aan de bedoelde functie van het magnetische circuit. Deze component wordt gedefinieerd als de nuttige stroom (φᵤ).

In praktische situaties volgt niet alle stroom strikt het ontworpen pad binnen de magnetische kern. Een deel van de stroom straalt rond de spoel of omringt de kern zonder bij te dragen aan het operationele doel van het circuit. Deze niet-functionele stroom wordt lekstroom (φₗ) genoemd, die in de omliggende medium verloren gaat in plaats van deel te nemen aan elektromagnetisch werk.

Daarom is de totale stroom (Φ) die door de solenoïde wordt geproduceerd, de algebraïsche som van de nuttige en lekstroomcomponenten, uitgedrukt door de vergelijking:Φ= ϕu + ϕl

Lekcoëfficiënt Het verhoudingsgetal tussen de totale stroom die wordt geproduceerd en de nuttige stroom die in de luchtkamer van het magnetische circuit wordt opgewekt, wordt lekcoëfficiënt of lekfactor genoemd. Het wordt aangeduid met (λ).