СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 9

1 ИСТОЧНИКИ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ 10

2 МЕТОДЫ РАСЧЕТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ 12

2.1 Аналитические методы расчета 13

2.2 Графические, экспериментальные и смешанные методы 13

2.3 Численные методы 14

2.4 Расчет полей по методу сеток 15

3 АНАЛИЗ ЗАДАЧИ И ВЫБОР МЕТОДА РАСЧЕТА 18

4 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ 19

4.1 Связь основных величин, характеризующих магнитное поле 19

4.2 Интегральная и дифференциальная формы закона полного тока 20

4.3 Принцип непрерывности магнитного потока 21

4.4 Скалярный потенциал магнитного поля 22

4.5 Граничные условия 23

4.6 Векторный потенциал магнитного поля 23

4.7 Взаимное соответствие электрического и магнитного полей 24

5 ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ 26

6 РАСЧЕТ УПРАВЛЯЮЩЕГО ПОЛЯ КАТУШЕК 28

6.1 Расчет поля одного витка 30

6.2 Расчет по всем виткам 35

6.3 Выбор шага квантования 37

6.4 Алгоритм расчета и программа 38

6.5 Результаты расчета 41

7 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА 44

8 МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ. СВОЙСТВА И ОСОБЕННОСТИ 46

8.1 Выбор модели МЖ для расчета сенсора 47

9 РАСЧЕТ ПОЛЯ СЕНСОРА И СУММАРНОГО ПОЛЯ 49

9.1 Выбор метода расчета МЖ сенсора 49

9.3 Метод расчета по эквивалентным токам 50

9.4 Расчет поля МЖ сенсора 51

9.5 Динамика магнитного поля сенсора 58

10 РАСЧЕТ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛЕЙ 60

11 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА 65

12 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 68

12.1 Охрана труда 68

12.2 Расчет магнитного экрана для ГЭПП 75

12.3 Защита в чрезвычайных ситуациях 77

13 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТА 84

13.1 Определение трудоемкости выполнения НИР 84

13.2 Расчет и построение сетевого графика 87

13.3 Определение плановой себестоимости проведения НИР 93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 99

ПРИЛОЖЕНИЕ А 102

Приложение А 100

Введение

Тема дипломного проекта: «Расчет взаимодействия управляющего магнит­ного поля с полем магнитожидкостного сенсора».

Гидроэлектрический преобразователь плотности (ГЭПП) имеет в своем со­ставе два источника магнитных (и электрических) полей: две катушки индуктив­ности (цилиндрической формы) и магнитожидкостный сенсор (МЖ сенсор).

При изменении плотности контролируемой жидкости происходит переме­щение МЖ сенсора и изменение индуктивностей катушек. Магнитное поле (МП) катушек (управляющее поле) создает магнитное поле в МЖ сенсоре. Эти поля взаимодействуют друг с другом. Расчет взаимодействия полей сводится к их суперпози­ции и расчету силовых параметров взаимодействия. То есть следует рассчитать магнитное поле катушки и МЖ сенсора и силовые параметры их взаимодействия.

При этом следует рассмотреть следующие вопросы: источники магнитных полей, магнитные свойства веществ, магнитные жидкости, методы расчета полей, условия их применения, выбор методов расчета, основные расчетные соотноше­ния, расчет магнитных полей, расчет взаимодействия, методы графического изо­бражения полей.

1 Источники магнитных полей

Магнитное поле обнаруживается по своему действию на движущиеся за­ряды, на постоянные магниты. Магнитное поле порождается движущимися заря­женными частицами (электрическим током), постоянными магнитами.

Источники магнитных полей можно классифицировать по различным кри­териям /1/.

Рисунок 1 – Классификация источников магнитных полей

По происхождению источники магнитных полей можно разделить на при­родные, искусственные, биообъектов. К природным источникам магнитных полей относятся поля планет, звезд. Различные материалы обладают способностью на­магничиваться и сохранять намагниченность в течение длительного времени. Они также являются источниками магнитных полей.

Искусственные источники магнитных полей – это проводники с током, различные катушки и так далее. Магнитные поля возникают и в процессе ядерных реакций. В этом случае они имеют импульсный характер, то есть малую длитель­ность и большую амплитуду. В случае МП большой мощности в ряде случаев обычные законы возникновения и распространения МП не применимы и тогда следует использовать другие методы, в частности, экспериментальные.

По изменению во времени их поля: постоянные, переменные, импульсные, шумоподобные.

Постоянное магнитное поле не изменяется во времени в данной точке про­странства ни по модулю, ни по направлению. Его индуцируют индукторы посто­янного электрического тока, твёрдые и эластичные магниты.

Переменное магнитное поле изменяется во времени по величине и направ­лению, образуется индукторами, питаемыми переменным электрическим током. Частным случаем является синусоидальное магнитное поле, которое образуется при питании индуктора от промышленной сети переменного тока или от специ­ального генератора синусоидальных колебаний.

Импульсное магнитное поле изменяется во времени по величине и не из­меняется по направлению, его воспроизводят индукторы пульсирующего элек­трического тока.

По изменению поля в пространстве: однородные, неоднородные. Одно­родное поле имеет одно направление и модуль магнитной индукции в определен­ной области пространства. Такое поле может быть получено при помощи катушки тороидальной формы с большим диаметром тора. При этом практически все поле заключено внутри тора. Неоднородные поля – наиболее часто встречающиеся, их источники – постоянные магниты, различные катушки с током и так далее.

По интенсивности источники МП можно разделить на слабые, средние, сильные, сверхсильные.