Kako su međusobno povezane gubici u jezgru i gubici zatočenja?

Veza između gubitaka u jezgru i gubitaka zahvaljujući histeresiji

Gubitci u jezgru (Core Loss) i gubitci zahvaljujući histeresiji (Hysteresis Loss) su dve česte vrste gubitaka u elektromagnetskim uređajima. Oni su tesno povezani, ali imaju odvojene karakteristike i mehanizme. Ispod sledi detaljno objašnjenje ova dva gubitka i njihova veza:

Gubitci u jezgru

Gubitci u jezgru se odnose na ukupnu gubitku energije koja nastaje unutar materijala jezgra zbog procesa magnetizacije u alternativnom magnetskom polju. Gubitci u jezgru uglavnom se sastoje od dva komponenta: gubitaka zahvaljujući histeresiji i gubitaka zahvaljujući strujama vrtloga.

Gubitci zahvaljujući histeresiji

Gubitci zahvaljujući histeresiji su gubitci energije koji nastaju zbog fenomena histeresije u materijalu jezgra tokom procesa magnetizacije. Histeresija je zakasnelost magnetske indukcije B za magnetskom jačinom polja H. Svaki ciklus magnetizacije potroši određenu količinu energije, koja se isipuje kao toplota, formirajući gubitke zahvaljujući histeresiji.

Gubitci zahvaljujući histeresiji mogu se izraziti sledećom formulom:

gde:

• Ph su gubitci zahvaljujući histeresiji (jedinica: vat, W)

• Kh je konstanta vezana za osobine materijala

• f je frekvencija (jedinica: herc, Hz)

• Bm je maksimalna magnetska indukcija (jedinica: tesla, T)

• n je eksponent histeresije (obično između 1,2 i 2)

• V je zapremina jezgra (jedinica: kubni metar, m³)

Gubitci zahvaljujući strujama vrtloga 

Gubitci zahvaljujući strujama vrtloga su gubitci energije zbog struja vrtloga koje se indukuju u materijal jezgra pod dejstvom alternativnog magnetskog polja. Ove struje vrtloga teku unutar materijala i generišu jojlovsku toplotu, što dovodi do gubitka energije. Gubitci zahvaljujući strujama vrtloga su povezani sa električnom otpornosti materijala jezgra, frekvencijom i magnetskom indukcijom.

Gubitci zahvaljujući strujama vrtloga mogu se izraziti sledećom formulom:

gde:

• Pe su gubitci zahvaljujući strujama vrtloga (jedinica: vat, W)

• Ke je konstanta vezana za osobine materijala

• f je frekvencija (jedinica: herc, Hz)

• Bm je maksimalna magnetska indukcija (jedinica: tesla, T)

• V je zapremina jezgra (jedinica: kubni metar, m³)

Veza

Zajednički faktori:

Frekvencija 

f: I gubitci u jezgru i gubitci zahvaljujući histeresiji su proporcionalni frekvenciji. Viša frekvencija dovodi do više ciklusa magnetizacije unutar jezgra, što rezultira većim gubitcima.

Maksimalna magnetska indukcija 

Bm : I gubitci u jezgru i gubitci zahvaljujući histeresiji su povezani sa maksimalnom magnetskom indukcijom. Viša magnetska indukcija dovodi do intenzivnijih promena magnetskog polja, što rezultira većim gubitcima.

Zapremina jezgra 

V: I gubitci u jezgru i gubitci zahvaljujući histeresiji su proporcionalni zapremini jezgra. Veće zapremine dovode do većih ukupnih gubitaka.

Različiti mehanizmi:

• Gubitci zahvaljujući histeresiji: Uglavnom su uzrokovani fenomenom histeresije u materijalu jezgra, što je povezano sa istorijom magnetizacije materijala.

• Gubitci zahvaljujući strujama vrtloga: Uglavnom su uzrokovani strujama vrtloga koje se indukuju u materijal jezgra pod dejstvom alternativnog magnetskog polja, što je povezano sa električnom otpornosti materijala i jačinom magnetskog polja.

Sazetak

Gubitci u jezgru se sastoje od gubitaka zahvaljujući histeresiji i gubitaka zahvaljujući strujama vrtloga. Gubitci zahvaljujući histeresiji su uglavnom povezani sa karakteristikama magnetizacije materijala jezgra, dok su gubitci zahvaljujući strujama vrtloga uglavnom povezani sa strujama vrtloga koje se indukuju pod dejstvom alternativnog magnetskog polja. Obje su uticane frekvencijom, magnetskom indukcijom i zapreminom jezgra, ali imaju različite fizičke mehanizme. Razumevanje prirode i veze ovih gubitaka je ključno za optimizaciju dizajna elektromagnetskih uređaja i poboljšanje njihove efikasnosti.