Mikä on jäännöspalaa?

Mikä on hystereesihaaska?

Hystereesihaaska tarkoittaa energian hajoamista ferromagneettisissa materiaaleissa (kuten rautaytimissä) hystereesivaikutuksen vuoksi magneutumisprosessin aikana. Kun ulkoinen magneettikenttä muuttuu, ferromagneettisen materiaalin magneutuminen ei välittömästi seuraa magneettikentän muutosta; sen sijaan on olemassa viive. Erityisesti, kun magneettikentän voimakkuus palaa nollaan, magneutuminen ei täysin palaudu nollaan vaan sitä tarvitaan käänteinen magneettikenttä poistamaan jäännösmaagneisuus. Tämä viive johtaa siihen, että energia hajotaan lämpönä, mikä tunnetaan hystereesihaaskana.

Hystereesisilmukka on graafinen esitys tätä ilmiötä, joka näyttää magneettikentän voimakkuuden (H) ja magneettifluxtiiviteetin (B) välistä suhdetta. Hystereesisilmukan sisällä oleva alue edustaa materiaalin yksikkötilavuudessa tapahtuvaa energiahajotusta kussakin magneutumiskierroksessa.

Hystereesihaaskan rooli magneettisissa piireissä

Energiahaaska:

Muuntimissa, moottoreissa ja muissa sähkömagneettisissa laitteissa ydin on yleensä valmistettu ferromagneettisesta materiaalista. Kun nämä laitteet toimivat, ytimeen kohdistuva magneettikenttä muuttuu usein suuntaa ja voimakkuutta. Jokainen magneettikentän muutos johtaa hystereesihaaskiin, mikä tarkoittaa, että energia hajotaan lämpönä.

Tämä energiahaaska vähentää laitteen kokonaistehokkuutta, koska osa syöttökäyttöenergiasta menee ytimen lämmittämiseen eikä käytettyyn työhön.

Lämpötilan nousu:

Hystereesihaaskien aiheuttama lämpö voi saada ytimen lämpötilan nousemaan. Jos lämpötila nousee liian korkeaksi, se voi vahingoittaa eristysmateriaaleja, lyhentää laitteen elinkaarta tai jopa aiheuttaa sille vikaantumisen.

Siksi on tärkeää, että ferromagneettisten materiaalien valinnassa ja suunnittelussa otetaan huomioon niiden hystereesisominaisuudet, jotta vältetään turhien lämpömuodostusten minimoiminen.

Vaikutus laitteen suorituskykyyn:

Korkeat hystereesihaaskat voivat vähentää laitteen tehokkuutta, erityisesti korkean taajuuden sovelluksissa, joissa nämä haaskat ovat erityisen merkittäviä. Tehokkuuden parantamiseksi usein valitaan pieni pakotuskyky ja pieni hystereesihaaska materiaaleja, kuten silikattoteräs tai amorfiset liittymät.

Joissakin tapauksissa magneettipiirin suunnitelma voidaan optimoida vähentämään magneettifluxtiiviteetin muutosten taajuutta, mikä minimoi hystereesihaaskat.

Hystereesihaaskan laskenta:

Hystereesihaaska voidaan arvioida Steinmetzin yhtälöllä:

missä, Wh on hystereesihaaska yksikkötilavuudessa (watti per kuutiometri);

kh on vakio, joka liittyy materiaaliin;

f on magneettikentän muutosten taajuus (hertzi);

Bm on maksimimagneettifluxtiiviteetti (tesla);

n on empiirinen eksponentti, joka yleensä vaihtelee 1.6:n ja 2.0:n välillä.

Yhteenveto

Hystereesihaaska on energian hajoaminen, joka johtuu hystereesivaikutuksesta ferromagneettisissa materiaaleissa, ja se ilmaantuu pääasiassa lämpönä. Magneettipiireissä se vaikuttaa laitteiden tehokkuuteen ja lämpötilan nousuun, joten materiaalivalintaan ja suunnitteluun on kiinnitettävä erityistä huomiota. Valitsemalla sopivia materiaaleja ja optimoimalla suunnitelmia hystereesihaaskia voidaan tehokkaasti vähentää, mikä parantaa laitteen kokonaissuorituskykyä ja pitkäikäisyyttä.