히스테리시스 손실이란 무엇인가요?

히스테리시스 손실이란?

히스테리시스 손실은 자화 과정 중 히스테리시스 효과로 인해 페로자성 물질(예: 철 코어)에서 발생하는 에너지 소모를 의미합니다. 외부 자기장이 변할 때, 페로자성 물질의 자화는 자기장의 변화를 즉시 따르지 않고 지연됩니다. 특히, 자기장 강도가 0으로 돌아갈 때, 자화는 완전히 0으로 돌아가지 않고 잔류 자화를 제거하기 위해 역방향 자기장이 필요합니다. 이 지연 현상으로 인해 에너지는 열로 방출되며, 이를 히스테리시스 손실이라고 합니다.

히스테리시스 루프는 이 현상을 그래픽으로 표현하며, 자기장 강도(H)와 자기 유속 밀도(B) 간의 관계를 보여줍니다. 히스테리시스 루프에 둘러싸인 면적은 단위 부피당 매번 자화 주기마다 발생하는 에너지 손실을 나타냅니다.

자기 회로에서의 히스테리시스 손실의 역할

에너지 손실:

변압기, 모터 및 기타 전자기 장치에서 코어는 일반적으로 페로자성 물질로 만들어집니다. 이러한 장치가 작동할 때, 코어 내의 자기장은 방향과 강도가 자주 변합니다. 자기장의 각각의 변화는 히스테리시스 손실을 초래하여 에너지가 열로 방출됩니다.

이 에너지 손실은 일부 입력 에너지가 의도된 작업 대신 코어를 가열하는 데 낭비되기 때문에 장치의 전체 효율성을 감소시킵니다.

온도 상승:

히스테리시스 손실로 인한 열은 코어의 온도를 상승시킬 수 있습니다. 온도가 너무 높아지면 절연 재료가 손상되고 장비의 수명이 단축되거나 심지어 고장이 발생할 수 있습니다.

따라서, 페로자성 물질을 설계하고 선택할 때는 불필요한 열 생성을 최소화하기 위해 그들의 히스테리시스 특성을 고려하는 것이 중요합니다.

장치 성능에 미치는 영향:

높은 히스테리시스 손실은 특히 이러한 손실이 특히 중요한 고주파 응용 분야에서 장치의 효율성을 감소시킬 수 있습니다. 효율성을 개선하기 위해 저코어시티와 저히스테리시스 손실 재료인 실리콘강이나 비정질 합금 등이 종종 선택됩니다.

일부 경우에는 자기 회로 설계를 최적화하여 자기 유속 밀도 변화의 빈도를 줄임으로써 히스테리시스 손실을 최소화할 수 있습니다.

히스테리시스 손실 계산:

히스테리시스 손실은 스타인메츠 방정식을 사용하여 추정할 수 있습니다:

여기서, Wh는 단위 부피당 히스테리시스 손실(세제곱미터 당 와트);

kh는 재료와 관련된 상수;

f는 자기장 변화의 주파수(헤르츠);

Bm은 최대 자기 유속 밀도(테슬라);

n은 경험적 지수로, 일반적으로 1.6부터 2.0 사이입니다.

요약

히스테리시스 손실은 페로자성 물질에서 히스테리시스 효과로 인해 발생하는 에너지 소모로, 주로 열로 나타납니다. 자기 회로에서, 이는 장치의 효율성과 온도 상승에 영향을 미치므로, 재료 선택과 설계에 신중해야 합니다. 적절한 재료 선택과 설계 최적화를 통해 히스테리시스 손실을 효과적으로 줄이고, 장비의 전체 성능과 수명을 개선할 수 있습니다.