Sự mất mát lõi và sự mất mát do từ trễ có liên quan như thế nào?
Mối quan hệ giữa tổn thất lõi và tổn thất do hysteresis
Tổn thất lõi (Core Loss) và tổn thất do hysteresis (Hysteresis Loss) là hai loại tổn thất phổ biến trong các thiết bị điện từ. Chúng có mối liên hệ chặt chẽ nhưng có đặc điểm và cơ chế riêng biệt. Dưới đây là giải thích chi tiết về hai loại tổn thất này và mối quan hệ của chúng:
Tổn thất lõi
Tổn thất lõi đề cập đến tổng năng lượng bị mất trong vật liệu lõi do quá trình từ hóa trong trường từ xoay chiều. Tổn thất lõi chủ yếu bao gồm hai thành phần: tổn thất do hysteresis và tổn thất do dòng xoáy.
Tổn thất do hysteresis
Tổn thất do hysteresis là năng lượng bị mất do hiện tượng hysteresis trong vật liệu lõi trong quá trình từ hóa. Hysteresis là sự chậm trễ của cảm ứng từ B so với cường độ từ trường H. Mỗi chu kỳ từ hóa tiêu tốn một lượng năng lượng nhất định, được phát tán dưới dạng nhiệt, tạo thành tổn thất do hysteresis.
Tổn thất do hysteresis có thể được biểu diễn bằng công thức sau:
trong đó:
Ph là tổn thất do hysteresis (đơn vị: watt, W)
Kh là hằng số liên quan đến tính chất vật liệu
f là tần số (đơn vị: hertz, Hz)
Bm là cảm ứng từ tối đa (đơn vị: tesla, T)
n là mũ hysteresis (thường nằm trong khoảng từ 1.2 đến 2)
V là thể tích lõi (đơn vị: mét khối, m³)
Tổn thất do dòng xoáy
Tổn thất do dòng xoáy là năng lượng bị mất do dòng xoáy được tạo ra trong vật liệu lõi bởi trường từ xoay chiều. Những dòng xoáy này chảy trong vật liệu và tạo ra nhiệt Joule, dẫn đến tổn thất năng lượng. Tổn thất do dòng xoáy liên quan đến điện trở suất của vật liệu lõi, tần số và cảm ứng từ.
Tổn thất do dòng xoáy có thể được biểu diễn bằng công thức sau:
trong đó:
Pe là tổn thất do dòng xoáy (đơn vị: watt, W)
Ke là hằng số liên quan đến tính chất vật liệu
f là tần số (đơn vị: hertz, Hz)
Bm là cảm ứng từ tối đa (đơn vị: tesla, T)
V là thể tích lõi (đơn vị: mét khối, m³)
Mối quan hệ
Các yếu tố chung:
Tần số
f: Cả tổn thất lõi và tổn thất do hysteresis đều tỷ lệ thuận với tần số. Tần số cao hơn dẫn đến nhiều chu kỳ từ hóa hơn trong lõi, gây ra tổn thất lớn hơn.
Cảm ứng từ tối đa
Bm: Cả tổn thất lõi và tổn thất do hysteresis đều liên quan đến cảm ứng từ tối đa. Cảm ứng từ cao hơn dẫn đến biến đổi mạnh mẽ hơn của trường từ, gây ra tổn thất lớn hơn.
Thể tích lõi
V: Cả tổn thất lõi và tổn thất do hysteresis đều tỷ lệ thuận với thể tích lõi. Thể tích lớn hơn dẫn đến tổng tổn thất lớn hơn.
Cơ chế khác nhau:
Tổn thất do hysteresis: Chủ yếu do hiện tượng hysteresis trong vật liệu lõi, liên quan đến lịch sử từ hóa của vật liệu.
Tổn thất do dòng xoáy: Chủ yếu do dòng xoáy được tạo ra trong vật liệu lõi bởi trường từ xoay chiều, liên quan đến điện trở suất của vật liệu và cường độ từ trường.
Tóm tắt
Tổn thất lõi bao gồm tổn thất do hysteresis và tổn thất do dòng xoáy. Tổn thất do hysteresis chủ yếu liên quan đến đặc tính từ hóa của vật liệu lõi, trong khi tổn thất do dòng xoáy chủ yếu liên quan đến dòng xoáy được tạo ra bởi trường từ xoay chiều. Cả hai đều bị ảnh hưởng bởi tần số, cảm ứng từ và thể tích lõi, nhưng chúng có cơ chế vật lý riêng biệt. Hiểu rõ bản chất và mối quan hệ của các loại tổn thất này là rất quan trọng để tối ưu hóa thiết kế các thiết bị điện từ và cải thiện hiệu quả của chúng.
