Kas ir magnetizācijas zudums?

Kas ir histerēzes zudumi?

Histerēzes zudumi attiecas uz enerģijas izsakšanos feromagnētiskos materiālos (piemēram, dzelzs magnētos) dēļ histerēzes efekta magnetizācijas procesā. Kad ārējais magnētiskais lauks mainās, feromagnētiskā materiāla magnetizācija neko tūlīt neseko magnētiskā lauka maiņai; gan notiek aizvilkums. Konkrēti, kad magnētiskā lauka stipruma atgriežas uz nulli, magnetizācija pilnībā neatgriežas uz nulli, bet tai nepieciešams apgrieztais magnētiskais lauks, lai iznīcinātu atlikušo magnetizāciju. Šis aizvilkums rezultē enerģijas izsakšanā kā siltums, kas pazīstams kā histerēzes zudumi.

Histerēzes lūkums ir šī fenomena grafisks attēlojums, kas rāda attiecību starp magnētiskā lauka stiprumu (H) un magnētisko plūsmas blīvumu (B). Histerēzes lūkuma iekšpusē esošā laukuma platība atspoguļo enerģijas zudumus vienības tilpumā materiālam katru magnetizācijas ciklu pabeigšanai.

Histerēzes zudumu loma magnētiskajos shēmās

Enerģijas zudumi:

Transformatoros, dzinējos un citās elektromagnētiskās ierīcēs magnētsirds parasti ir gatavs no feromagnētiska materiāla. Kad šīs ierīces darbojas, magnētiskais lauks magnētsirdī bieži maina virzienus un stiprumu. Katrs magnētiskā lauka maiņas process veicina histerēzes zudumus, kas izsakās kā siltums.

Šie enerģijas zudumi samazina ierīces kopējo efektivitāti, jo daļa no ievades enerģijas tiek izšķidrina sildot magnētsirdi, nevis izmantojot paredzēto darbu.

Temperatūras pieaugums:

Siltums, ko radī histerēzes zudumi, var paaugstināt magnētsirdes temperatūru. Ja temperatūra kļūst pārāk augsta, tā var bojāt izolācijas materiālus, saīsināt ierīces mūža ilgumu vai pat izraisīt tās nokavēšanos.

Tādēļ, plānojot un izvēloties feromagnētiskos materiālus, ir svarīgi ņemt vērā to histerēzes raksturlielumus, lai samazinātu nepieciešamo siltuma radīšanu.

Ietekme uz ierīces darbību:

Augsti histerēzes zudumi var samazināt ierīces efektivitāti, it īpaši augstās frekvences lietojumos, kur šie zudumi ir īpaši nozīmīgi. Lai uzlabotu efektivitāti, bieži tiek izvēlēti materiāli ar zemu koercitivitāti un zemiem histerēzes zudumiem, piemēram, silīcijas dzelzs vai amorfie savienojumi.

Dažos gadījumos, magnētiskās shēmas dizains var tikt optimizēts, lai samazinātu magnētiskā plūsmas blīvuma maiņas biežumu, tādējādi samazinot histerēzes zudumus.

Histerēzes zudumu aprēķināšana:

Histerēzes zudumus var novērtēt, izmantojot Steinmetza vienādojumu:

kur, Wh ir histerēzes zudumi vienības tilpumā (vatidi kubikmetrā);

kh ir konstante, kas saistīta ar materiālu;

f ir magnētiskā lauka maiņas biežums (hertsi);

Bm ir maksimālais magnētiskais plūsmas blīvums (tesla);

n ir empiriskais eksponents, parasti atrodams starp 1,6 un 2,0.

Kopsavilkums

Histerēzes zudumi ir enerģijas izsakšanās, kas rodas dēļ histerēzes efekta feromagnētiskos materiālos, galvenokārt izsakoties kā siltums. Magnētiskajās shēmās tie ietekmē ierīču efektivitāti un temperatūras pieaugumu, tāpēc materiālu izvēlei un dizainam jāpievērš uzmanība. Atliekot atbilstošus materiālus un optimizējot dizainus, histerēzes zudumus var efektīvi samazināt, uzlabojot ierīču kopējo veiktspēju un mūža ilgumu.