Kaj je zaporedna izguba?

Kaj je histerza?

Histerza se nanaša na odtep energije, ki nastane v feromagnetnih materialih (na primer v železnih jedrih) zaradi histerze med procesom magnetizacije. Ko se spremeni zunanje magnetno polje, magnetizacija feromagnetnega materiala ne takoj sledi spremembi magnetnega polja, ampak obstaja zamuda. Natančneje, ko se moč magnetnega polja vrne na nič, magnetizacija ne popolnoma vrne na nič, temveč za izničenje ostanke magnetizacije potrebuje obratno magnetno polje. Ta zamuda povzroča odtep energije kot toplota, kar se imenuje histerza.

Histerzična zanka je grafični prikaz tega pojava, ki prikazuje odnos med močjo magnetnega polja (H) in gostoto magnetnega pretoka (B). Površina, ki jo omejuje histerzična zanka, predstavlja odtep energije na enoto prostornine materiala za vsako popoln cikel magnetizacije.

Vloga histerze v magnetnih krmilnikih

Odtep energije:

V transformatorjih, motorjih in drugih elektromagnetnih napravah je jedro običajno izdelano iz feromagnetnega materiala. Ko te naprave delujejo, se magnetno polje znotraj jedra pogosto spreminja glede na smer in moč. Vsaka sprememba magnetnega polja vodi do histerzičnih odtepev, ki se raztopijo kot toplota.

Ta odtep energije zmanjša skupno učinkovitost naprave, ker je del vhodne energije zapravljan za segrevanje jedra namesto, da bi bila uporabljena za namenjeno delo.

Povečanje temperature:

Toplota, ki je ustvarjena zaradi histerzičnih odtepev, lahko povzroči povečanje temperature jedra. Če postane temperatura previsoka, lahko škodzi izolacijskim materialom, skrati življenjski čas opreme ali celo povzroči odpoved.

Zato je pri oblikovanju in izbiri feromagnetnih materialov ključno upoštevati njihove histerzične lastnosti, da se zmanjša nepotreben odtop toplote.

Vpliv na delovanje naprave:

Visoki histerzični odtepi lahko zmanjšajo učinkovitost naprave, zlasti v visokofrekvenčnih aplikacijah, kjer so ti odtepi posebej pomembni. Za izboljšanje učinkovitosti se pogosto izbirajo materiali z nizko koercitivnostjo in nizkimi histerzičnimi odtepi, kot so silikatna jekla ali amorfni zvezi.

V nekaterih primerih se lahko optimizira oblikovanje magnetnega krmilnika, da se zmanjša frekvenca sprememb gostote magnetnega pretoka, s tem pa se minimirajo histerzični odtepi.

Izračun histerzičnega odtepa:

Histerzični odtepek se lahko oceni s Steinmetzovo enačbo:

kjer je Wh histerzični odtepek na enoto prostornine (vat na kubični meter);

kh je konstanta, povezana z materialom;

f je frekvenca sprememb magnetnega polja (herc);

Bm je maksimalna gostota magnetnega pretoka (tesla);

n je empirični eksponent, običajno v obsegu med 1,6 in 2,0.

Povzetek

Histerza je odtep energije, ki je povzročen histerzičnim pojavom v feromagnetnih materialih, ki se glavno manifestira kot toplota. V magnetnih krmilnikih vpliva na učinkovitost in povečanje temperature naprav, zato mora biti oblikovanju in izbiri materialov posvečena pozorna pozornost. Z izbiro ustreznih materialov in optimizacijo oblikovanja se lahko histerzični odtepi učinkovito zmanjšajo, kar izboljša skupno delovanje in življenjski čas opreme.