Mi az időtartósságveszteség?

Mi a hysteresis veszteség?

A hysteresis veszteség az olyan ferromágneses anyagokban (mint például a vasmag) fellépő energia elvesztését jelenti, ami a hysteresis hatásának következtében alakul ki a mágnesesítési folyamat során. Amikor a külső mágneses mező változik, a ferromágneses anyag mágnesesítése nem azonnal követi a mágneses mező változását, hanem lassabb. Kifejezetten, amikor a mágneses mező ereje visszaér a nullához, a mágnesesítés nem teljesen visszaér a nullához, hanem egy ellentétes irányú mágneses mező szükséges a maradék mágnesesítés megszüntetéséhez. Ez a késés eredményez energiaveszteséget, ami hő formájában jelenik meg, ezt nevezzük hysteresis veszteségnek.

A hysteresis ciklus grafikus ábrázolása ennek a jelenségnek, ami a mágneses mező ereje (H) és a mágneses flukussűrűség (B) közötti összefüggést mutatja. A hysteresis ciklus által bezárt terület a mágnesesítési ciklusonkénti energiaveszteséget jelöli az anyag egységnyi térfogata szerint.

A hysteresis veszteség szerepe a mágneses áramkörökben

Energiaveszteség:

Tranzformátorokban, motorokban és más elektromos eszközökben a mag tipikusan ferromágneses anyagból készül. Mivel ezek az eszközök működnek, a magban lévő mágneses mező gyakran változik irányban és erejében. Minden mágneses mező változása hysteresis veszteségeket okoz, ami hő formájában jelenik meg.

Ez az energiaveszteség csökkenti az eszköz teljes hatékonyságát, mert része a bemeneti energiának elhasználódik a mag feldemelegedésére, nem pedig a célra történő felhasználásra.

Hőmérséklet-emelkedés:

A hysteresis veszteségek által generált hő megemelheti a mag hőmérsékletét. Ha a hőmérséklet túl magas lesz, károsíthatja a izoláló anyagokat, rövidítheti az eszköz élettartamát, vagy akár kudarcot is okozhat.

Ezért a ferromágneses anyagok kiválasztásánál és tervezésénél nagyon fontos figyelembe venni a hysteresis jellemzőit, hogy minimalizálják a felesleges hőtermelést.

Hatása a berendezés teljesítményére:

A magas hysteresis veszteségek csökkentheti a berendezés hatékonyságát, különösen a magas frekvenciás alkalmazásokban, ahol ezek a veszteségek különösen jelentőséggel bírnak. A hatékonyság javítása érdekében alacsony coercivitású és alacsony hysteresis veszteségű anyagok, mint például a szilíciumvas vagy az amorfhalmaz, gyakran választottak.

Néha a mágneses áramkör tervezése optimalizálható, hogy minimalizálja a mágneses flukussűrűség változásainak gyakoriságát, így csökkentve a hysteresis veszteségeket.

A hysteresis veszteség kiszámítása:

A hysteresis veszteség becslésére használható a Steinmetz-egyenlet:

ahol, Wh a hysteresis veszteség egységnyi térfogatra (watt per köbméter);

kh egy a anyaggal kapcsolatos konstans;

f a mágneses mező változásának frekvenciája (hertz);

Bm a maximális mágneses flukussűrűség (tesla);

n egy empirikus kitevő, általában 1.6 és 2.0 közötti értéket vesz fel.

Összefoglalás

A hysteresis veszteség a ferromágneses anyagokban a hysteresis hatás miatt fellépő energia elvesztést jelenti, főleg hő formájában. A mágneses áramkörökben befolyásolja a berendezések hatékonyságát és hőmérséklet-emelkedését, ezért alaposan kell figyelembe venni az anyag kiválasztását és a tervezést. Megfelelő anyagok kiválasztásával és tervezés optimalizálásával a hysteresis veszteségeket hatékonyan csökkenthetjük, ezzel javítva a berendezések teljesítményét és élettartamát.