Comment sont liées la perte par effet Joule et la perte par hystérésis?

Relation entre la perte de noyau et la perte par hystérésis

La perte de noyau (Core Loss) et la perte par hystérésis (Hysteresis Loss) sont deux types courants de pertes dans les dispositifs électromagnétiques. Elles sont étroitement liées mais possèdent des caractéristiques et des mécanismes distincts. Voici une explication détaillée de ces deux types de pertes et de leur relation :

Perte de noyau

La perte de noyau fait référence à la perte d'énergie totale qui se produit dans le matériau du noyau en raison du processus de magnétisation dans un champ magnétique alternatif. La perte de noyau se compose principalement de deux composantes : la perte par hystérésis et la perte par courants de Foucault.

Perte par hystérésis

La perte par hystérésis est la perte d'énergie due au phénomène d'hystérésis dans le matériau du noyau lors du processus de magnétisation. L'hystérésis est le retard de l'induction magnétique B par rapport à l'intensité du champ magnétique H. Chaque cycle de magnétisation consomme une certaine quantité d'énergie, qui est dissipée sous forme de chaleur, formant ainsi la perte par hystérésis.

La perte par hystérésis peut être exprimée par la formule suivante :

où :

• Ph est la perte par hystérésis (unité : watts, W)

• Kh est une constante liée aux propriétés du matériau

• f est la fréquence (unité : hertz, Hz)

• Bm est l'induction magnétique maximale (unité : tesla, T)

• n est l'exposant d'hystérésis (généralement compris entre 1,2 et 2)

• V est le volume du noyau (unité : mètres cubes, m³)

Perte par courants de Foucault 

La perte par courants de Foucault est la perte d'énergie due aux courants de Foucault induits dans le matériau du noyau par le champ magnétique alternatif. Ces courants de Foucault circulent dans le matériau et génèrent de la chaleur joule, entraînant une perte d'énergie. La perte par courants de Foucault est liée à la résistivité du matériau du noyau, à la fréquence et à l'induction magnétique.

La perte par courants de Foucault peut être exprimée par la formule suivante :

où :

• Pe est la perte par courants de Foucault (unité : watts, W)

• Ke est une constante liée aux propriétés du matériau

• f est la fréquence (unité : hertz, Hz)

• Bm est l'induction magnétique maximale (unité : tesla, T)

• V est le volume du noyau (unité : mètres cubes, m³)

Relation

Facteurs communs :

Fréquence 

f : La perte de noyau et la perte par hystérésis sont proportionnelles à la fréquence. Une fréquence plus élevée entraîne plus de cycles de magnétisation dans le noyau, ce qui conduit à des pertes plus importantes.

Induction magnétique maximale 

Bm : La perte de noyau et la perte par hystérésis sont liées à l'induction magnétique maximale. Une induction magnétique plus élevée entraîne des variations plus intenses du champ magnétique, ce qui conduit à des pertes plus importantes.

Volume du noyau 

V : La perte de noyau et la perte par hystérésis sont proportionnelles au volume du noyau. Des volumes plus grands entraînent des pertes totales plus importantes.

Mécanismes différents :

• Perte par hystérésis : Principalement causée par le phénomène d'hystérésis dans le matériau du noyau, qui est lié à l'historique de magnétisation du matériau.

• Perte par courants de Foucault : Principalement causée par les courants de Foucault induits dans le matériau du noyau par le champ magnétique alternatif, qui sont liés à la résistivité du matériau et à l'intensité du champ magnétique.

Résumé

La perte de noyau est composée de la perte par hystérésis et de la perte par courants de Foucault. La perte par hystérésis est principalement liée aux caractéristiques de magnétisation du matériau du noyau, tandis que la perte par courants de Foucault est principalement liée aux courants de Foucault induits par le champ magnétique alternatif. Les deux sont influencées par la fréquence, l'induction magnétique et le volume du noyau, mais elles ont des mécanismes physiques distincts. Comprendre la nature et la relation de ces pertes est crucial pour optimiser la conception des dispositifs électromagnétiques et améliorer leur efficacité.