چگونه تلفات هسته و تلفات هیسترزیس مرتبط هستند

رابط بین تلفات هسته‌ای و تلفات هیستریس

تلفات هسته‌ای (Core Loss) و تلفات هیستریس (Hysteresis Loss) دو نوع رایج از تلفات در دستگاه‌های الکترومغناطیسی هستند. این دو با یکدیگر به شدت مرتبط هستند اما ویژگی‌ها و مکانیزم‌های متمایزی دارند. زیرا توضیح دقیقی از این دو نوع تلفات و رابطه آنها:

تلفات هسته‌ای

تلفات هسته‌ای به کل انرژی از دست رفته در ماده هسته‌ای به دلیل فرآیند مغناطیسی در یک میدان مغناطیسی متناوب اشاره دارد. تلفات هسته‌ای عمدتاً شامل دو مؤلفه است: تلفات هیستریس و تلفات جریان‌های دوگانه

تلفات هیستریس

تلفات هیستریس، تلفات انرژی به دلیل پدیده هیستریس در ماده هسته‌ای در طول فرآیند مغناطیسی است. هیستریس تأخیر القای مغناطیسی B نسبت به قدرت میدان مغناطیسی H است. هر چرخه مغناطیسی مقداری انرژی مصرف می‌کند که به صورت گرما تبدیل و تلفات هیستریس را تشکیل می‌دهد.

تلفات هیستریس می‌تواند با فرمول زیر بیان شود:

که در آن:

• Ph تلفات هیستریس (واحد: وات، W)

• Kh ثابتی مرتبط با خصوصیات ماده

• f فرکانس (واحد: هرتز، Hz)

• Bm القای مغناطیسی حداکثر (واحد: تسلا، T)

• n توان هیستریس (معمولاً بین 1.2 و 2)

• V حجم هسته (واحد: متر مکعب، m³)

تلفات جریان‌های دوگانه

تلفات جریان‌های دوگانه به تلفات انرژی به دلیل جریان‌های دوگانه القایی در ماده هسته‌ای توسط میدان مغناطیسی متناوب اشاره دارد. این جریان‌های دوگانه درون ماده جریان می‌یابند و گرما جولی تولید می‌کنند که منجر به تلفات انرژی می‌شود. تلفات جریان‌های دوگانه مرتبط با مقاومت الکتریکی ماده هسته‌ای، فرکانس و القای مغناطیسی است.

تلفات جریان‌های دوگانه می‌تواند با فرمول زیر بیان شود:

که در آن:

• Pe تلفات جریان‌های دوگانه (واحد: وات، W)

• Ke ثابتی مرتبط با خصوصیات ماده

• f فرکانس (واحد: هرتز، Hz)

• Bm القای مغناطیسی حداکثر (واحد: تسلا، T)

• V حجم هسته (واحد: متر مکعب، m³)

رابطه

فاکتورهای مشترک:

فرکانس

f: هم تلفات هسته‌ای و هم تلفات هیستریس متناسب با فرکانس هستند. فرکانس بالاتر منجر به چرخه‌های مغناطیسی بیشتر در هسته و در نتیجه تلفات بالاتر می‌شود.

القای مغناطیسی حداکثر

Bm : هم تلفات هسته‌ای و هم تلفات هیستریس مرتبط با القای مغناطیسی حداکثر هستند. القای مغناطیسی بالاتر منجر به تغییرات شدیدتر میدان مغناطیسی و در نتیجه تلفات بالاتر می‌شود.

حجم هسته

V: هم تلفات هسته‌ای و هم تلفات هیستریس متناسب با حجم هسته هستند. حجم‌های بزرگتر منجر به تلفات کلی بالاتر می‌شوند.

مکانیزم‌های مختلف:

• تلفات هیستریس: عمدتاً به دلیل پدیده هیستریس در ماده هسته‌ای که مرتبط با تاریخچه مغناطیسی ماده است.

• تلفات جریان‌های دوگانه: عمدتاً به دلیل جریان‌های دوگانه القایی در ماده هسته‌ای توسط میدان مغناطیسی متناوب که مرتبط با مقاومت الکتریکی ماده و قدرت میدان مغناطیسی است.

خلاصه

تلفات هسته‌ای شامل تلفات هیستریس و تلفات جریان‌های دوگانه است. تلفات هیستریس عمدتاً مرتبط با خصوصیات مغناطیسی ماده هسته‌ای است، در حالی که تلفات جریان‌های دوگانه عمدتاً مرتبط با جریان‌های دوگانه القایی توسط میدان مغناطیسی متناوب است. هر دو توسط فرکانس، القای مغناطیسی و حجم هسته تحت تأثیر قرار می‌گیرند، اما مکانیزم‌های فیزیکی متمایزی دارند. درک ماهیت و رابطه این تلفات برای بهینه‌سازی طراحی دستگاه‌های الکترومغناطیسی و بهبود کارایی آنها ضروری است.