Što je gubitak histerese?

Što je gubitak zakašnjenja?

Gubitak zakašnjenja odnosi se na rasipanje energije u feromagnetskim materijalima (poput željeznih jezgra) zbog efekta zakašnjenja tijekom procesa magnetizacije. Kada se vanjsko magnetsko polje mijenja, magnetizacija feromagnetskog materijala ne slijedi odmah promjenu magnetskog polja; umjesto toga, postoji zakasnilost. Konkretno, kada se jakost magnetskog polja vratila na nulu, magnetizacija se potpuno ne vraća na nulu, već je potrebno obrnuto magnetsko polje kako bi se eliminirala ostatna magnetizacija. Ova zakasnilost rezultira rasipanjem energije u obliku topline, što se naziva gubitkom zakašnjenja.

Petlja zakašnjenja je grafička prikaz ove pojave, koja pokazuje odnos između jakosti magnetskog polja (H) i gustoće magnetskog toka (B). Površina ograničena petljom zakašnjenja predstavlja gubitak energije po jedinici volumena materijala za svaki kompletni ciklus magnetizacije.

Uloga gubitka zakašnjenja u magnetskim krugovima

Rasipanje energije:

U transformatorima, motorima i drugim elektromagnetskim uređajima, jezgro je tipično izrađeno od feromagnetskog materijala. Dok ti uređaji rade, magnetsko polje unutar jezgra često mijenja smjer i jakost. Svaka promjena magnetskog polja dovodi do gubitaka zakašnjenja, što rezultira rasipanjem energije u obliku topline.

Ovaj gubitak energije smanjuje ukupnu učinkovitost uređaja jer se dio ulazne energije rasipa u zagrijavanje jezgra umjesto da se koristi za namijenjenu radnju.

Povišanje temperature:

Toplina generirana gubitcima zakašnjenja može uzrokovati povišenje temperature jezgra. Ako temperatura postane previsoka, može oštetiti izolacijske materijale, skratiti vijek trajanja opreme ili čak uzrokovati propast.

Stoga, prilikom dizajniranja i odabira feromagnetskih materijala, ključno je razmotriti njihove karakteristike zakašnjenja kako bi se smanjilo nepotrebno stvaranje toplote.

Utjecaj na performanse uređaja:

Visoki gubitci zakašnjenja mogu smanjiti učinkovitost uređaja, posebno u visokofrekventnim primjenama gdje su ovi gubitci posebno značajni. Za poboljšanje učinkovitosti, često se biraju materijali s niskom koercitivnom silom i niskim gubitcima zakašnjenja, poput silicijevog čelika ili amorfne legure.

U nekim slučajevima, dizajn magnetskog kruga može biti optimiziran kako bi se smanjila frekvencija promjena gustoće magnetskog toka, time minimizirajući gubitke zakašnjenja.

Izračun gubitaka zakašnjenja:

Gubitci zakašnjenja mogu se procijeniti pomoću Steinmetzove jednadžbe:

gdje, Wh predstavlja gubitak zakašnjenja po jedinici volumena (vati po kubnom metru);

kh je konstanta vezana uz materijal;

f je frekvencija promjena magnetskog polja (herc);

Bm je maksimalna gustoća magnetskog toka (tesla);

n je empirijski eksponent, obično u rasponu između 1.6 i 2.0.

Sažetak

Gubitak zakašnjenja jest rasipanje energije uzrokovano efektom zakašnjenja u feromagnetskim materijalima, glavno manifestirajući se kao toplina. U magnetskim krugovima, utječe na učinkovitost i povišenje temperature uređaja, stoga mora biti pažljivo razmotren odabir materijala i dizajn. Biranjem odgovarajućih materijala i optimizacijom dizajna, gubitci zakašnjenja mogu biti učinkovito smanjeni, poboljšavajući ukupnu performansu i vijek trajanja opreme.