Што е хистерезисна загуба?

Што е хистерезисната загуба?

Хистерезисната загуба се однесува на дисипацијата на енергија која се случува во феромагнетните материјали (како железни јадра) поради ефектот на хистерезиса токму во процесот на намагнетување. Кога вонешното магнетно поле се менува, намагнетувањето на феромагнетниот материјал не го следи моментално промената на магнетното поле; туку постои забава. Конкретно, кога силата на магнетното поле се враќа до нула, намагнетувањето не се целосно враќа до нула, туку е потребен обратно магнетно поле за да се елиминира остаточното намагнетување. Оваа забава резултира со дисипација на енергија како топлина, што е познато како хистерезисна загуба.

Хистерезисниот циклус е графичко приказување на овој феномен, што покажува врската помеѓу силата на магнетното поле (H) и густината на магнетниот поток (B). Површината затворена од хистерезисниот циклус претставува загубата на енергија по единичен обем на материјалот за секој комплетен циклус на намагнетување.

Улога на хистерезисната загуба во магнетните кола

Загуба на енергија:

Во трансформаторите, моторите и другите електромагнетни уреди, јадрото обично е направено од феромагнетен материјал. Додека овие уреди работат, магнетното поле во јадрото често се менува насока и сила. Секоја промена на магнетното поле доведува до хистерезисни загуби, што резултира со дисипација на енергија како топлина.

Оваа загуба на енергија го намалува општата ефикасност на уредот бидејќи дел од влезната енергија се троши за нагревање на јадрото наместо да се користи за наменета работа.

Повисување на температурата:

Топлината генерирана од хистерезисните загуби може да доведе до повисување на температурата на јадрото. Ако температурата стане прекумерно висока, може да повреди изолационите материјали, да скрати временскиот период на функционирање на опремата или дорде да предизвика некоректно работеење.

Затоа, кога се дизајнира и избираат феромагнетни материјали, е важно да се земат предвид нивните хистерезисни карактеристики за да се минимизира непотребната генерација на топлина.

Утврдување на перформансите на уредот:

Високите хистерезисни загуби можат да намалат ефикасноста на уредот, особено во примените на висока фреквенција каде што овие загуби се особено значајни. За подобрување на ефикасноста, често се избираат материјали со ниска коецитивност и ниски хистерезисни загуби како силациум или аморфни легури.

Во некои случаи, дизајнот на магнетното коло може да се оптимизира за да се намали фреквенцијата на промени на густината на магнетниот поток, со тоа минимизирајќи хистерезисните загуби.

Пресметување на хистерезисната загуба:

Хистерезисната загуба може да се процени со користење на Једначината на Штајнмец:

каде Wh е хистерезисната загуба по единичен обем (вати по кубен метар);

kh е константа поврзана со материјалот;

f е фреквенцијата на промени на магнетното поле (херци);

Bm е максималната густина на магнетниот поток (тесла);

n е емпиричниот експонент, обично во опсег од 1.6 до 2.0.

Сума

Хистерезисната загуба е дисипација на енергија предизвикана од ефектот на хистерезиса во феромагнетните материјали, главно манифестирана како топлина. Во магнетните кола, таа влијае на ефикасноста и повисувањето на температурата на уредите, така што треба да се даде внимателна внимание на изборот на материјалите и дизајнот. Со избор на одговаращи материјали и оптимизација на дизајнот, хистерезисните загуби можат да се ефективно намалат, подобрувајќи ги општата перформанса и временскиот период на функционирање на опремата.