Hva er hysteresis-tap?

Hva er hystereiseloss?

Hystereiseloss refererer til energiforbruket som oppstår i ferromagnetiske materialer (som jernkjerner) på grunn av hystereiseffekten under magnetiseringsprosessen. Når det eksterne magnetfeltet endrer seg, følger ikke magnetiseringen av ferromagnetisk materiale umiddelbart endringen i magnetfeltet; istedenfor er det en forsinkelse. Spesifikt sett, når styrken av magnetfeltet returnerer til null, returnerer ikke magnetiseringen helt til null, men krever et omvendt magnetfelt for å eliminere residuelt magnetisme. Denne forsinkelsen fører til at energi dissiperes som varme, noe som kalles hystereiseloss.

Hystereisloopet er en grafisk representasjon av dette fenomenet, som viser forholdet mellom magnetfeltstyrke (H) og magnetisk fluktdensitet (B). Arealet innesluttet av hystereisloopet representerer energitapet per enhetsvolum av materialet for hver komplett sirkel av magnetisering.

Rollen til hystereiseloss i magnetiske kretser

Energital:

I transformatorer, motorer og andre elektromagnetiske enheter, er kjernen vanligvis laget av ferromagnetisk materiale. Som disse enhetene opererer, endres magnetfeltet inni kjernen ofte retning og styrke. Hver endring i magnetfeltet fører til hystereiseloss, som resulterer i at energi dissiperes som varme.

Dette energitapet reduserer den totale effektiviteten av enheten fordi deler av inngående energi spilles bort i varming av kjernen i stedet for å bli brukt for den mentede arbeidsoppgaven.

Temperaturøkning:

Varmen generert av hystereiseloss kan føre til at kjernens temperatur øker. Hvis temperaturen blir for høy, kan det skade isolasjonsmaterialer, forkorte utstyrets levetid eller endog føre til feil.

Derfor er det viktig å ta hensyn til hystereisegenskapene ved ferromagnetiske materialer når man designer og velger dem, for å minimere unødvendig varmegenerering.

Påvirkning på enhetens ytelse:

Høye hystereiseloss kan redusere effektiviteten av enheten, spesielt i høyfrekvensapplikasjoner der disse tapene er spesielt betydelige. For å forbedre effektiviteten, velges ofte materialer med lav coercitivitet og lav hystereiseloss, som silisjern eller amorf legemer.

I noen tilfeller kan designet av magnetkretsen optimeres for å redusere frekvensen av endringer i magnetisk fluktdensitet, dermed minimere hystereiseloss.

Beregning av hystereiseloss:

Hystereiseloss kan anslås ved hjelp av Steinmetz' ligning:

der Wh er hystereiseloss per enhetsvolum (vatt per kubikkmeter);

kh er en konstant relatert til materialet;

f er frekvensen av magnetfeltendringer (hertz);

Bm er maksimal magnetisk fluktdensitet (tesla);

n er en empirisk eksponent, typisk mellom 1,6 og 2,0.

Oppsummering

Hystereiseloss er energiforbruket som skyldes hystereiseffekten i ferromagnetiske materialer, hovedsakelig som varme. I magnetiske kretser påvirker det effektiviteten og temperaturøkningen av enheter, så det må tas grundig hensyn til valg av materialer og design. Ved å velge passende materialer og optimere design, kan hystereiseloss effektivt reduseres, noe som forbedrer den totale ytelsen og levetiden til utstyret.