Τι είναι η απώλεια ύστερησης;

Τι είναι η απώλεια ύστερησης;

Η απώλεια ύστερησης αναφέρεται στη διάλυση ενέργειας που συμβαίνει σε φερομαγνητικά υλικά (όπως τα κύκλωμα από σίδηρο) λόγω του φαινομένου ύστερησης κατά τη διάρκεια της μαγνητοποίησης. Όταν το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο αλλάζει, η μαγνητοποίηση του φερομαγνητικού υλικού δεν ακολουθεί αμέσως την αλλαγή του μαγνητικού πεδίου· αντίθετα, υπάρχει καθυστέρηση. Συγκεκριμένα, όταν η ισχύς του μαγνητικού πεδίου επιστρέφει σε μηδέν, η μαγνητοποίηση δεν επιστρέφει εντελώς σε μηδέν, αλλά απαιτεί αντίστροφο μαγνητικό πεδίο για να εξαλειφθεί η υπόλοιπη μαγνητοποίηση. Αυτή η καθυστέρηση οδηγεί στη διάλυση ενέργειας ως θερμότητα, γνωστή ως απώλεια ύστερησης.

Η βρόχη ύστερησης είναι μια γραφική παράσταση αυτού του φαινομένου, δείχνοντας τη σχέση μεταξύ της ισχύος του μαγνητικού πεδίου (H) και της πυκνότητας μαγνητικού ροής (B). Το εμβαδόν που περιβάλλεται από τη βρόχη ύστερησης αντιπροσωπεύει την απώλεια ενέργειας ανά μοναδικό όγκο υλικού για κάθε πλήρη κύκλο μαγνητοποίησης.

Ρόλος της απώλειας ύστερησης σε μαγνητικά κύκλωμα

Απώλεια Ενέργειας:

Σε τρανσφορμатори, μοτоцикли и друга електромагнетна опрема, језгро се обично прави од феромагнетног материјала. Кao што ове уређаје раде, магнетно поље унутар језгра често мења правац и јачину. Свака промена магнетног поља доводи до губитка хистерезиса, што резултује дисипацијом енергије као топлоте.

Овај губитак енергије смањује укупну ефикасност уређаја јер се део улазне енергије троши на нагревање језгра уместо да се користи за намењену радњу.

Повећање температуре:

Топлота генерисана губицима хистерезиса може довести до повећања температуре језгра. Ако температура постане прекомерно висока, може оштетити изолационе материјале, скратити животни век опреме или чак довести до квара.

Зато, при дизајну и избору феромагнетних материјала, важно је размотрити њихове карактеристике хистерезиса како би се минимизирала непотребна генерација топлоте.

Утицај на перформансе уређаја:

Високи губитци хистерезиса могу смањити ефикасност уређаја, нарочито у применама са високом фреквенцијом где су ови губитци посебно значајни. Да би се побољшала ефикасност, често се бирају материјали са ниском коерцитивном силом и ниским губицима хистерезиса, попут силиконске čelika ili аморфних легура.

У неким случајевима, дизајн магнетног кружња може бити оптимизован да се смањи фреквенција промена густине магнетног потока, тиме смањујући губитке хистерезиса.

Рачунање губитка хистерезиса:

Губитак хистерезиса може се проценити коришћењем Једначине Штајнметца:

где, Wh је губитак хистерезиса по јединици запремине (вати по кубичном метру);

kh је константа повезана са материјалом;

f је фреквенција промена магнетног поља (херци);

Bm је максимална густина магнетног потока (тесла);

n је емпирични експонент, обично у опсегу између 1,6 и 2,0.

Сажетак

Губитак хистерезиса је дисипација енергије која настаје као резултат ефекта хистерезиса у феромагнетним материјалима, пре свега се појављује као топлота. У магнетним кружњима, он утиче на ефикасност и повећање температуре уређаја, па мора бити пажљиво размотрен избор материјала и дизајн. Избором одговарајућих материјала и оптимизацијом дизајна, губитци хистерезиса могу бити ефективно смањени, побољшавајући укупну ефикасност и животни век опреме.