ความสูญเสียหลักและแรงเสียดทานจากการขัดขวางมีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร
ความสัมพันธ์ระหว่างการสูญเสียแกนกับการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็ก
การสูญเสียแกน (Core Loss) และการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็ก (Hysteresis Loss) เป็นสองประเภทของการสูญเสียที่พบบ่อยในอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งสองมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดแต่มีลักษณะและกลไกที่แตกต่างกัน ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการสูญเสียทั้งสองประเภทและความสัมพันธ์ระหว่างพวกมัน:
การสูญเสียแกน
การสูญเสียแกนหมายถึงพลังงานที่สูญเสียไปทั้งหมดภายในวัสดุแกนเนื่องจากกระบวนการแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กสลับ การสูญเสียแกนประกอบด้วยสองส่วนหลักคือ การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กและการสูญเสียจากกระแสวน
การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็ก
การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กคือการสูญเสียพลังงานเนื่องจากปรากฏการณ์หน่วงแม่เหล็กในวัสดุแกนระหว่างกระบวนการแม่เหล็ก หน่วงแม่เหล็กคือการล่าช้าของแรงเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B หลังจากความเข้มสนามแม่เหล็ก H แต่ละวงจรแม่เหล็กจะใช้พลังงานจำนวนหนึ่งซึ่งสลายไปเป็นความร้อน ทำให้เกิดการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็ก
การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กสามารถแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:
เมื่อ:
Ph คือ การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็ก (หน่วย: วัตต์, W)
Kh คือ ค่าคงที่ที่เกี่ยวข้องกับสมบัติของวัสดุ
f คือ ความถี่ (หน่วย: เฮิรตซ์, Hz)
Bm คือ แรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงสุด (หน่วย: เทสลา, T)
n คือ เลขชี้กำลังของการหน่วงแม่เหล็ก (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 1.2 ถึง 2)
V คือ ปริมาตรของแกน (หน่วย: ลูกบาศก์เมตร, m³)
การสูญเสียจากกระแสวน
การสูญเสียจากกระแสวนคือการสูญเสียพลังงานเนื่องจากกระแสวนที่เกิดขึ้นในวัสดุแกนโดยสนามแม่เหล็กสลับ กระแสวนเหล่านี้ไหลภายในวัสดุและสร้างความร้อนจูล ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน การสูญเสียจากกระแสวนเกี่ยวข้องกับความต้านทานของวัสดุแกน ความถี่ และแรงเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
การสูญเสียจากกระแสวนสามารถแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:
เมื่อ:
Pe คือ การสูญเสียจากกระแสวน (หน่วย: วัตต์, W)
Ke คือ ค่าคงที่ที่เกี่ยวข้องกับสมบัติของวัสดุ
f คือ ความถี่ (หน่วย: เฮิรตซ์, Hz)
Bm คือ แรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงสุด (หน่วย: เทสลา, T)
V คือ ปริมาตรของแกน (หน่วย: ลูกบาศก์เมตร, m³)
ความสัมพันธ์
ปัจจัยร่วม:
ความถี่
f: ทั้งการสูญเสียแกนและการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กมีความสัดส่วนกับความถี่ ความถี่ที่สูงขึ้นจะทำให้มีวงจรแม่เหล็กมากขึ้นภายในแกน ทำให้การสูญเสียเพิ่มขึ้น
แรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงสุด
Bm : ทั้งการสูญเสียแกนและการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กมีความเกี่ยวข้องกับแรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงสุด แรงเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่สูงขึ้นจะทำให้มีการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กรุนแรงขึ้น ทำให้การสูญเสียเพิ่มขึ้น
ปริมาตรของแกน
V: ทั้งการสูญเสียแกนและการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กมีความสัดส่วนกับปริมาตรของแกน ปริมาตรที่ใหญ่ขึ้นจะทำให้การสูญเสียรวมเพิ่มขึ้น
กลไกที่แตกต่างกัน:
การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็ก: ส่วนใหญ่เกิดจากปรากฏการณ์หน่วงแม่เหล็กในวัสดุแกน ซึ่งเกี่ยวข้องกับประวัติการแม่เหล็กของวัสดุ
การสูญเสียจากกระแสวน: ส่วนใหญ่เกิดจากกระแสวนที่เกิดขึ้นในวัสดุแกนโดยสนามแม่เหล็กสลับ ซึ่งเกี่ยวข้องกับความต้านทานของวัสดุและความเข้มสนามแม่เหล็ก
สรุป
การสูญเสียแกนประกอบด้วยการสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กและการสูญเสียจากกระแสวน การสูญเสียจากการหน่วงแม่เหล็กส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับลักษณะการแม่เหล็กของวัสดุแกน ในขณะที่การสูญเสียจากกระแสวนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับกระแสวนที่เกิดขึ้นโดยสนามแม่เหล็กสลับ ทั้งสองมีผลกระทบจากความถี่ แรงเหนี่ยวนำแม่เหล็ก และปริมาตรของแกน แต่มีกลไกทางกายภาพที่แตกต่างกัน การเข้าใจธรรมชาติและความสัมพันธ์ของการสูญเสียเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
