Kako so povezani jedrske izgube in izgube zaradi histerze?

Sorodnost med jedrsko izgubo in histeretsko izgubo

Jedrska izguba (Core Loss) in histeretska izguba (Hysteresis Loss) sta dve pogosti vrsti izgub v elektromagnetnih napravah. Ti dve vrsti izgub sta tesno povezani, a imata različne značilnosti in mehanizme. Spodaj je podrobnejša razlaga teh dveh vrst izgub in njunih sorodnosti:

Jedrska izguba

Jedrska izguba se nanaša na skupno energijsko izgubo, ki nastane znotraj jedrskega materiala zaradi magnetizacijskega procesa v alternirajočem magnetnem polju. Jedrska izguba predvsem sestoji iz dveh komponent: histeretske izgube in izgube zaradi indukcijskih tokov.

Histeretska izguba

Histeretska izguba je energijska izguba zaradi histeretskega pojava v jedrskem materialu med magnetizacijskim procesom. Histerza je zamik med magnetno indukcijo B in močjo magnetnega polja H. Vsak cikel magnetizacije porabi določeno količino energije, ki se odpelje kot toplota, kar tvori histeretsko izgubo.

Histeretska izguba se lahko izrazi z naslednjo enačbo:

kjer:

• Ph je histeretska izguba (enota: vat, W)

• Kh je konstanta, povezana z lastnostmi materiala

• f je frekvenca (enota: herc, Hz)

• Bm je maksimalna magnetna indukcija (enota: tesla, T)

• n je histeretski eksponent (običajno med 1,2 in 2)

• V je prostornina jedra (enota: kubični meter, m³)

Izguba zaradi indukcijskih tokov 

Izguba zaradi indukcijskih tokov je energijska izguba zaradi indukcijskih tokov, ki so povzročeni v jedrskem materialu alternirajočim magnetnim poljem. Ti indukcijski toki tečejo znotraj materiala in generirajo Jouleovo toploto, kar vodi do energijske izgube. Izguba zaradi indukcijskih tokov je povezana z upornostjo jedrskega materiala, frekvenco in magnetno indukcijo.

Izguba zaradi indukcijskih tokov se lahko izrazi z naslednjo enačbo:

kjer:

• Pe je izguba zaradi indukcijskih tokov (enota: vat, W)

• Ke je konstanta, povezana z lastnostmi materiala

• f je frekvenca (enota: herc, Hz)

• Bm je maksimalna magnetna indukcija (enota: tesla, T)

• V je prostornina jedra (enota: kubični meter, m³)

Sorodnost

Skupni faktorji:

Frekvenca 

f: Oba tipa izgub, jedrska in histeretska, so sorazmerni s frekvenco. Višja frekvenca vodi do večjega števila ciklov magnetizacije znotraj jedra, kar povečuje izgube.

Maksimalna magnetna indukcija 

Bm : Oba tipa izgub, jedrska in histeretska, so povezani z maksimalno magnetno indukcijo. Višja magnetna indukcija vodi do intenzivnejših sprememb magnetnega polja, kar povečuje izgube.

Prostornina jedra 

V: Oba tipa izgub, jedrska in histeretska, so sorazmerni z prostornino jedra. Večja prostornina vodi do večjih skupnih izgub.

Različni mehanizmi:

• Histeretska izguba: Predvsem povzročena histeretskim pojavom v jedrskem materialu, ki so povezani z magnetizacijsko zgodovino materiala.

• Izguba zaradi indukcijskih tokov: Predvsem povzročena indukcijskimi toki, ki so povzročeni v jedrskem materialu alternirajočim magnetnim poljem, in so povezani z upornostjo materiala in močjo magnetnega polja.

Povzetek

Jedrska izguba sestoji iz histeretske izgube in izgube zaradi indukcijskih tokov. Histeretska izguba je predvsem povezana z magnetizacijskimi značilnostmi jedrskega materiala, medtem ko je izguba zaradi indukcijskih tokov predvsem povezana z indukcijskimi toki, ki so povzročeni alternirajočim magnetnim poljem. Oba tipa izgub so vplivana na frekvenco, magnetno indukcijo in prostornino jedra, a imata različne fizikalne mehanizme. Razumevanje narave in sorodnosti teh izgub je ključno za optimizacijo dizajna elektromagnetnih naprav in izboljšanje njihove učinkovitosti.