Jak jsou související ztráty v jádře a ztráty hystereze?

Vztah mezi ztrátami v jádře a hysteretickými ztrátami

Ztráty v jádře (Core Loss) a hysteretické ztráty (Hysteresis Loss) jsou dvě běžné typy ztrát v elektromagnetických zařízeních. Jsou těsně spojené, ale mají odlišné charakteristiky a mechanismy. Níže naleznete podrobné vysvětlení těchto dvou ztrát a jejich vztahu:

Ztráty v jádře

Ztráty v jádře se týkají celkové energie, která je ztracena v materiálu jádra v důsledku magnetizačního procesu v střídavém magnetickém poli. Ztráty v jádře se primárně skládají ze dvou složek: hysteretických ztrát a ztrát vířivých proudů.

Hysteretické ztráty

Hysteretické ztráty jsou ztráty energie v důsledku hysteretického jevu v materiálu jádra během magnetizačního procesu. Hystereze je zpoždění magnetické indukce B za magnetickou intenzitou H. Každý cyklus magnetizace spotřebuje určité množství energie, které je vyzařováno jako teplo, což vytváří hysteretické ztráty.

Hysteretické ztráty lze vyjádřit následujícím vzorcem:

kde:

• Ph jsou hysteretické ztráty (jednotka: vat, W)

• Kh je konstanta související s vlastnostmi materiálu

• f je frekvence (jednotka: hertz, Hz)

• Bm je maximální magnetická indukce (jednotka: tesla, T)

• n je exponent hysterese (typicky mezi 1,2 a 2)

• V je objem jádra (jednotka: metry krychlové, m³)

Ztráty vířivých proudů

Ztráty vířivých proudů jsou ztráty energie v důsledku vířivých proudů vyvolaných v materiálu jádra střídavým magnetickým polem. Tyto vířivé proudy plynou v rámci materiálu a generují joulův teplo, což vede k ztrátě energie. Ztráty vířivých proudů jsou spojené s elektrickou vodivostí materiálu jádra, frekvencí a magnetickou indukcí.

Ztráty vířivých proudů lze vyjádřit následujícím vzorcem:

kde:

• Pe jsou ztráty vířivých proudů (jednotka: vat, W)

• Ke je konstanta související s vlastnostmi materiálu

• f je frekvence (jednotka: hertz, Hz)

• Bm je maximální magnetická indukce (jednotka: tesla, T)

• V je objem jádra (jednotka: metry krychlové, m³)

Vztah

Společné faktory:

Frekvence

f: Oba typy ztrát, ztráty v jádře i hysteretické ztráty, jsou úměrné frekvenci. Vyšší frekvence vede k většímu počtu cyklů magnetizace v jádře, což způsobuje vyšší ztráty.

Maximální magnetická indukce

Bm: Oba typy ztrát, ztráty v jádře i hysteretické ztráty, jsou spojené s maximální magnetickou indukcí. Vyšší magnetická indukce vede k intenzivnějším změnám magnetického pole, což způsobuje vyšší ztráty.

Objem jádra

V: Oba typy ztrát, ztráty v jádře i hysteretické ztráty, jsou úměrné objemu jádra. Větší objemy vedou k vyšším celkovým ztrátám.

Rozdílné mechanismy:

• Hysteretické ztráty: Primárně způsobeny hysteretickým jevem v materiálu jádra, který je spojen s magnetizační historií materiálu.

• Ztráty vířivých proudů: Primárně způsobeny vířivými proudy vyvolanými v materiálu jádra střídavým magnetickým polem, které jsou spojené s elektrickou vodivostí materiálu a intenzitou magnetického pole.

Shrnutí

Ztráty v jádře se skládají z hysteretických ztrát a ztrát vířivých proudů. Hysteretické ztráty jsou hlavně spojeny s magnetizačními charakteristikami materiálu jádra, zatímco ztráty vířivých proudů jsou hlavně spojeny s vířivými proudy vyvolanými střídavým magnetickým polem. Oba typy ztrát jsou ovlivněny frekvencí, magnetickou indukcí a objemem jádra, ale mají odlišné fyzikální mechanismy. Porozumění povaze a vztahu těchto ztrát je klíčové pro optimalizaci návrhu elektromagnetických zařízení a zlepšení jejich efektivity.