Hur är kärnfordran och hysterisförlust relaterade

Förhållandet mellan kärnloss och hysteresisloss

Kärnloss (Core Loss) och hysteresisloss (Hysteresis Loss) är två vanliga typer av förluster i elektromagnetiska enheter. De är nära relaterade men har distinkta egenskaper och mekanismer. Nedan följer en detaljerad förklaring av dessa två typer av förluster och deras relation:

Kärnloss

Kärnloss refererar till den totala energiförlust som uppstår inuti kärnmaterial på grund av magnetiseringsprocessen i ett alternerande magnetfält. Kärnloss består huvudsakligen av två komponenter: hysteresisloss och virvelströmsförlust.

Hysteresisloss

Hysteresisloss är energiförlusten på grund av hysteresisfenomenet i kärnmaterial under magnetiseringsprocessen. Hysteresis är det efterblivna magnetiska induktionen B bakom magnetiskt fältstyrka H. Varje magnetiseringscykel konsumerar en viss mängd energi, vilken släpps ut som värme, vilket bildar hysteresislossen.

Hysteresisloss kan uttryckas med följande formel:

där:

• Ph är hysteresisförlusten (enhet: watt, W)

• Kh är en konstant relaterad till materialens egenskaper

• f är frekvensen (enhet: hertz, Hz)

• Bm är den maximala magnetiska induktionen (enhet: tesla, T)

• n är hysteresisexponenten (vanligtvis mellan 1,2 och 2)

• V är volymen av kärnan (enhet: kubikmeter, m³)

Virvelströmsförlust 

Virvelströmsförlust är energiförlusten på grund av virvelströmmar som induceras i kärnmaterial av det alternerande magnetfältet. Dessa virvelströmmar flödar inuti materialet och genererar joule-värme, vilket leder till energiförlust. Virvelströmsförlust är relaterad till resistiviteten hos kärnmaterial, frekvensen och magnetiska induktionen.

Virvelströmsförlust kan uttryckas med följande formel:

där:

• Pe är virvelströmsförlusten (enhet: watt, W)

• Ke är en konstant relaterad till materialens egenskaper

• f är frekvensen (enhet: hertz, Hz)

• Bm är den maximala magnetiska induktionen (enhet: tesla, T)

• V är volymen av kärnan (enhet: kubikmeter, m³)

Relation

Gemensamma Faktorer:

Frekvens 

f: Både kärnloss och hysteresisloss är proportionella mot frekvensen. Högre frekvens resulterar i fler magnetiseringscykler inuti kärnan, vilket leder till högre förluster.

Maximal Magnetisk Induktion 

Bm : Både kärnloss och hysteresisloss är relaterade till den maximala magnetiska induktionen. Högre magnetisk induktion resulterar i mer intensiva variationer av magnetfältet, vilket leder till högre förluster.

Kärnvolym 

V: Både kärnloss och hysteresisloss är proportionella mot volymen av kärnan. Större volymer resulterar i större totala förluster.

Olika Mekanismer:

• Hysteresisloss: Främst orsakad av hysteresisfenomenet i kärnmaterial, vilket är relaterat till materialens magnetiseringshistoria.

• Virvelströmsförlust: Främst orsakad av virvelströmmar inducerade i kärnmaterial av det alternerande magnetfältet, vilka är relaterade till materialens resistivitet och magnetfältets styrka.

Sammanfattning

Kärnloss består av hysteresisloss och virvelströmsförlust. Hysteresisloss är främst relaterad till kärnmaterialens magnetiseringskaraktäristika, medan virvelströmsförlust är främst relaterad till virvelströmmarna inducerade av det alternerande magnetfältet. Båda påverkas av frekvens, magnetisk induktion och kärnvolym, men de har distinkta fysiska mekanismer. Förståelsen av naturen och relationen mellan dessa förluster är avgörande för att optimera designen av elektromagnetiska enheter och förbättra deras effektivitet.