Магнитная индукция и все что с ней связано

[Alex]

Ситуация выглядит следующим образом.
К примеру мы имеем некий магнит, который имеет индукцию в 1,2Т. Что это значит, а значит это, что с поверхности магнита на один кв. сантиметр выходит 12000 магнитных линий (во всяком случае так говорит обычный конвертор величин, коих в инете море http://www.convertworld.com/ru/magne...%BB%D0%B0.html ), а так как все магнитные линии являются силовыми линиями http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/52...B2%D1%8B%D0%B5 http://www.physbook.ru/index.php/%D0...%D0%B0_10/12.3 , то именно эти линии и притягивают магнит к железкам, и другим магнитам. Если мы имеем магнит с площадью в 1 кв. см, то у него одна сила притяжения, если площадь 10 кв. см, то и сила притяжения возрастёт в 10 раз, при этом индукция будет 1,2Т у обоих магнитов.
Теперь о теслах, если мы имеем материал с Вr=1,2Т, то это значит, что максимально с 1 кв. см будет выходить 12000 магнитных линий, больше нам наш материал выдать неможет 12000 - это предел.
И вот самое вкусное. Если мы имеем магнит (возьмём реальный вот отсюда http://mirmagnitov.ru/permanent_magnets/rectangle/ ) 10*10*4 (S=1 кв. см, и H=4 мм), то примерная сила притяжения у него 2 кг, а у 10*10*10 (S= 1 кв. см, и H=10 мм), то примерная сила притяжения у него 3,8 кг. Площади у этих магнитов равны, а сила притяжения, которая зависит от количества магнитных линий, разная. О чём это говорит? А говорит это о том, что число магнитных линий у первого магнита меньше, чем у второго в 1,9 раз, а следовательно и индукция во столько же раз меньше. При увеличении толщины магнита растёт и индукция, причем она растёт до тех пор, пока не станет близкой паспортной величине, дальнейшее увеличение толщины прироста индукции не даст, и наоборот чем меньше толщина магнита, тем меньше индукция, в магните в 1 сотку толщиной практически нечему создавать магнитное поле.

Собственно сами магниты имеют погрешность в изготовлении, и в процессе намагничивания, поэтому производители пишут примерную силу притяжения. Сама же сила притяжения зависит от:
1) Расстояния между магнитом и объектом притяжения.
2) Материала объекта притяжения.
3) Поверхности объекта притяжения.
4) Направление силы. Теоретическая сила сцепления достигается, если сила действует вертикально по отношению к контактной поверхности, т.е., угол отрыва относительно поверхности должен состовлять 90 градусов.
5) Толщина объекта притяжения: Объект притяжения не должен быть слишком тонким - в противном случае он достигает магнитного насыщения и часть магнитного поля пропадает впустую.

[BenGunn]

Я думаю, не стоит вычислять магнитную индукцию через силу притяжению.
Как я уже говорил магнитная индукция зависит от характеристик внешней магнитной цепи. Соответственно и сила притяжения так же зависит от внешней магнитной цепи.
Придумал наглядный эксперимент, который показывает, как внешняя магнитная цепь влияет на силу притяжения. Для эксперимента потребуются два одинаковых магнита и две металлических пластины.
Эксперимент 1.
Прицепляем магниты на некотором расстоянии друг от друга к одной пластине одноименными полюсами и сверху кладем вторую пластину. Тянем пластины, пока одна из них не отцепится от магнитов.
Эксперимент 2.
Прицепляем на том же расстоянии магниты к одной пластине, но уже разноименными полюсами и сверху кладем вторую пластину. Тянем пластины, пока одна из них не отцепится от магнитов.
Во втором случаи потребуется приложить в полтора раза большую силу чем в первом, так что вы должны почувствовать разницу.
Это объясняется тем, что в первом случаи из-за того, что магниты лежат на пластинах одноименными полюсами, они не могут замкнутся друг на друга. Поэтому они замыкаются через воздух. Из-за этого магнитная индукция получается меньше. На первом рисунке хорошо видно, как идут силовые линии.
Во втором случаи магниты замыкаются друг на друга и магнитный поток идет только по железу. Поэтому потери меньше и индукция больше(см. рис. 2).

Теперь объясню, почему более толстый магнит имеет большую силу притяжения. Скорее всего, силу притяжения измеряют, прицепляя магнит к металлической поверхности, а затем отрывая его. В этом случаи магнитный поток замыкается через воздух. У более толстого магнита, коэрцитивная сила больше, так как больше толщина. Путь который проходит магнитный поток по воздуху, у более толстого магнита то же больше и соответственно больше потери. Но с увеличением толщины магнита коэрцитивная сила растет быстрее чем потери, поэтому магнитная индукция получается больше и соответственно больше сила притяжения.

[Alex]

Сообщение от BenGunn

Я думаю, не стоит вычислять магнитную индукцию через силу притяжению.

Естественно не стоит, сила притяжения является фактором, который показывает, во сколько раз индукция толстого магнита больше чем у тонкого, с одинаковой площадью.

Эксперимент ваш интересный и предсказуемый, прежде всего тем, что показывает характер поведения линий магнитной индукции в материале (железе). В первом случае магнитные линии пошли через воздух и сила притяжения уменьшилась, во втором замкнулись, через магнитопровод с меньшими потерями и сила притяжения возрала. Магнитная индукция магнитов осталась неизменной в первом и втором случае, но магнитная система в целом во втором варианте оказалась более удачной, чем в первом. Как вы уже и говорили, необходимо просчитывать магнитную систему заранее, чтобы знать куда пойдут линии магнитной индукции и как они повлияют на залипания и на выработку ЭДС.

Сообщение от BenGunn

Скорее всего, силу притяжения измеряют, прицепляя магнит к металлической поверхности, а затем отрывая его.

Силу притяжения измеряют отрывая два одинаковых магнита друг от друга, эта информация есть у продавцов магнитов.

Сообщение от BenGunn

У более толстого магнита, коэрцитивная сила больше, так как больше толщина.

Скорее потому, что что больше объём.

Сообщение от BenGunn

Путь который проходит магнитный поток по воздуху, у более толстого магнита то же больше и соответственно больше потери.

Но и индукция больше, хотя это надо рассматривать конкретные случаи.

Сообщение от BenGunn

Но с увеличением толщины магнита коэрцитивная сила растет быстрее чем потери, поэтому магнитная индукция получается больше и соответственно больше сила притяжения.

Немного не так, с увеличением толщины, увеличивается и число доменов ориентированных в одну сторону, поэтому число линий магнитной индукции больше, и как следствие индукция и сила притяжения больше, естественно и внешнее размагничивающее поле для этого магнита (коэрцитивная сила) тоже должно быть больше, так как ему придётся задушить большее число доменов.

[Valeriy]

Сообщение от BenGunn

Конкретной общей формулы расчета силы притяжения магнита я не нашел

Посмотрите стр 153 тут http://windpower-russia.ru/forum/sho...9&postcount=23

[BenGunn]

Сообщение от Valeriy

Посмотрите стр 153 тут http://windpower-russia.ru/forum/sho...9&postcount=23

Спасибо за книгу, почитаю в свободное время.
Посмотрел формулу, примерно такие я и находил, только с конкретными константами. Главное, что сила действительно зависит от квадрата магнитной индукции.

[Valeriy]

Сообщение от roman8301

а у вас? так изложите.

Пожалуйста. Магнит, из одного материала, допустим N38, смотрим таблицу http://www.valtar.ru/Magnets4/mag_4_48.htm , какие бы размеры не имел в ширину и в высоту, диск или призма, остаточная индукция будет в пределах 1,22-1,26 Т. (смотрим таблицу).
От высоты зависит коэрцитивная сила магнита. От нее зависит, какую индукцию в зазоре создаст магнит. Пусть магниты будут 2мм и 5мм вышиной. По таблице bHc = 836-891 кА/м, среднее 863 кА/м или 863000А/м. Магнит в 2мм имеет коэрцитивную силу 863000А/м*0,002м= 1726А/м. В 5мм - 4315 А/м.
Чтобы создать в воздушном зазоре индукцию в 1Т, нужна намагничивающая сила в 880 А/м. 2мм магнит создаст такую индукцию в зазоре в 1мм, и останется в запасе 1726 А/м - 880А/м = 846 А/м, если потерям по железу пренебречь. Много это, или мало? Нужно просчитывать магнитное сопротивление всего генератора, чтобы ответить на этот вопрос. Катушка в 100 витков и током 17А при кз генератора полностью не размагнитит магнит, но линия возврата будет гораздо ниже, и остаточная индукция уменьшится, подпортив магнит. Магнит в 5мм будет иметь запас в 2589 А/м. Навряд ли мы его сможем размагнитить.

[DmitryK]

Сообщение от Valeriy

....От высоты зависит коэрцитивная сила магнита. От нее зависит, какую индукцию в зазоре создаст магнит. Пусть магниты будут 2мм и 5мм вышиной. По таблице bHc = 836-891 кА/м, среднее 863 кА/м или 863000А/м. Магнит в 2мм имеет коэрцитивную силу 863000А/м*0,002м= 1726А/м. В 5мм - 4315 А/м.
Чтобы создать в воздушном зазоре индукцию в 1Т, нужна намагничивающая сила в 880 А/м. 2мм магнит создаст такую индукцию в зазоре в 1мм, и останется в запасе 1726 А/м - 880А/м = 846 А/м, если потерям по железу пренебречь.....

Проверьте меня. Имеем материал N45 (ср. коэрц. сила 863 кА/м) и толщину 1.5 мм. Коэрц. сила магнита составит 863000 х 0,0015 = 1295 А/м. Если я делаю воздушный зазор зазор 1 мм, то запас коэрцитивной силы составит 1295 - 880 = 415 А/м. (без учета прочего железа в статоре). Это то, что я понял.
Теперь вопросы, прошу прощения за наивность:

1. Откудала взялось число 880 А/м?
2. Как связать получившийся "запас" (415 А/м) с предполагаемым током КЗ в катушке на зубе (у себя предполагаю 20 витков по 5 А). Имеется ввиду, что 415 > 20 х 5?
3. Индукция в 1Т, как я понимаю, некое рекомендованное значение для индукции в зазоре рассматриваемых нами генераторов?
4. Можно ли как-то связать материал и толщину магнита с последующим выбором именно зазора?

Заранее спасибо. У меня уже готов статор и корпус нового генератора, и я как раз собираюсь отдать точить ротор и как следствие, получится зазор.

[Valeriy]

Сообщение от DmitryK

1. Откудала взялось число 880 А/м?

из учебника. Только у нас 1 зазор на магнит, поэтому в 2 раза меньше.

2. Как связать получившийся "запас" (415 А/м) с предполагаемым током КЗ в катушке на зубе (у себя предполагаю 20 витков по 5 А). Имеется ввиду, что 415 > 20 х 5?

Если магнитный путь длинный, железо имеет потери, где-то оно тонковато, зуб имеет утоньшение, (полоски алюминия в асинхронике), запас может и растеряться. Как просчитывать магнитное сопротивление хорошо описано тут http://www.rosinmn.ru/elektro/magn_pole_gen/mag.htm
Активная нагрузка искажает поле и немного размагничивает полюса. Немного, по определению, а сколько точно, не могу сказать, но часть Ампер съест. А вот индуктивная нагрузка размагничивает магнитный поток. Ток отстает от напряжения на 90 градусов. Когда максимум эдс, сердечник катушки между полюсами, но тока нет (напряжение есть). Ротор повернется на 90 градусов, магниты встанут против катушек, ток будет максимальный. Магнитный поток направлен против потока магнитов. На катушке 20 витков и ток 5 А. Магнитный поток, который создаст катушка равен 20*5=100А/м (или Ампервитков). При кз может ток быть и больше, чем 5А. Вы правильно поняли, что 415 > 20 х 5, 415 > 100.

3. Индукция в 1Т, как я понимаю, некое рекомендованное значение для индукции в зазоре рассматриваемых нами генераторов?

Чем выше индукция, тем больше эдс. Меньше никто не запрещает, уж как получится. Ведь каждый делает из чего придется.

4. Можно ли как-то связать материал и толщину магнита с последующим выбором именно зазора?

Конечно можно. Вот остались у меня два рисунка, моделировал толщину магнитов и зазоры в элькуте. Свойства магнитов забивал N38, какие были у меня.
Синяя строка слева, это индукция в середине зазора. На одной зазор между магнитами равен 1 магниту (0,5 от магнитов) и индукция в 1Т.

На второй, зазор равен толщине магнитов, а индукция в центре 0,8Т. Справа указаны цвета и соответствующая цвету индукция.

[BenGunn]

Valeriy, а почему у вас сетка токая грубая в Elcute?

[Valeriy]

Сообщение от BenGunn

Valeriy, а почему у вас сетка токая грубая в Elcute?

У меня сейчас нет элькута, как-то незачем. А стоял с сайта ознакомительная версия, кажется в 250 узлов, уже точно не помню сколько. Не получалось что-то из-за ограничений.