Как са свързани ядрените загуби и загубите от хистерезис?

Връзка между загубите в ядрото и хистерезисните загуби

Загубите в ядрото (Core Loss) и хистерезисните загуби (Hysteresis Loss) са две общи вида загуби в електромагнитни устройства. Те са тясно свързани, но имат различни характеристики и механизми. По-долу е детайлно обяснение на тези два вида загуби и техната връзка:

Загуби в ядрото

Загубите в ядрото се отнасят до общата загуба на енергия, която се случва в материалите на ядрото поради процеса на намагничаване в алтернативно магнитно поле. Загубите в ядрото се състоят главно от две компоненти: хистерезисни загуби и загуби от завихряващи се токове.

Хистерезисни загуби

Хистерезисните загуби са загубата на енергия, причинена от феномена на хистерезис в материалите на ядрото по време на процеса на намагничаване. Хистерезисът е закъснението на магнитната индукция B спрямо силата на магнитното поле H. Всеки цикъл на намагничаване изразходва определено количество енергия, което се разсейва като топлина, формирайки хистерезисните загуби.

Хистерезисните загуби могат да бъдат изразени със следната формула:

където:

• Ph е хистерезисната загуба (единица: ват, W)

• Kh е константа, свързана с свойствата на материала

• f е честотата (единица: херц, Hz)

• Bm е максималната магнитна индукция (единица: тесла, T)

• n е показателят на хистерезиса (обикновено между 1.2 и 2)

• V е обемът на ядрото (единица: кубични метри, m³)

Загуби от завихряващи се токове 

Загубите от завихряващи се токове са загубата на енергия, причинена от завихряващите се токове, индуцирани в материалите на ядрото от алтернативното магнитно поле. Тези завихряващи се токове протичат в материалите и генерираят джоулова топлина, водейки до загуба на енергия. Загубите от завихряващи се токове са свързани с резистивността на материалите на ядрото, честотата и магнитната индукция.

Загубите от завихряващи се токове могат да бъдат изразени със следната формула:

където:

• Pe е загубата от завихряващи се токове (единица: ват, W)

• Ke е константа, свързана с свойствата на материала

• f е честотата (единица: херц, Hz)

• Bm е максималната магнитна индукция (единица: тесла, T)

• V е обемът на ядрото (единица: кубични метри, m³)

Връзка

Общи фактори:

Честота 

f: И загубите в ядрото, и хистерезисните загуби са пропорционални на честотата. По-висока честота води до повече цикли на намагничаване в ядрото, което води до по-високи загуби.

Максимална магнитна индукция 

Bm: И загубите в ядрото, и хистерезисните загуби са свързани с максималната магнитна индукция. По-висока магнитна индукция води до по-интензивни вариации на магнитното поле, което води до по-високи загуби.

Обем на ядрото 

V: И загубите в ядрото, и хистерезисните загуби са пропорционални на обема на ядрото. По-големи обеми водят до по-големи общо загуби.

Различни механизми:

• Хистерезисни загуби: Основно се дължат на феномена на хистерезис в материалите на ядрото, които са свързани с историята на намагничаването на материала.

• Загуби от завихряващи се токове: Основно се дължат на завихряващите се токове, индуцирани в материалите на ядрото от алтернативното магнитно поле, които са свързани с резистивността на материала и силата на магнитното поле.

Резюме

Загубите в ядрото са съставени от хистерезисни загуби и загуби от завихряващи се токове. Хистерезисните загуби са основно свързани с намагничаващите характеристики на материалите на ядрото, докато загубите от завихряващи се токове са основно свързани с завихряващите се токове, индуцирани от алтернативното магнитно поле. И двете са влияни от честотата, магнитната индукция и обема на ядрото, но имат различни физически механизми. Разбирането на природата и връзката между тези загуби е важно за оптимизиране на дизайна на електромагнитните устройства и подобряване на тяхната ефективност.