Šta je gubitak histerese?

Šta je gisteretska gubitka?

Gisteretska gubitka odnosi se na disipaciju energije koja se dešava u feromagnetnim materijalima (poput željezne jezgre) zbog gisteretskog efekta tokom procesa magnetizacije. Kada se spoljašnje magnetno polje menja, magnetizacija feromagnetnog materijala ne odmah prati promenu magnetnog polja; umesto toga, postoji zakasnelost. Konkretno, kada se jačina magnetnog polja vrati na nulu, magnetizacija se potpuno ne vraća na nulu, već je potrebno inverzno magnetno polje da bi se eliminirala ostatak magnetizacije. Ova zakasnelost rezultira disipacijom energije kao toplote, što se naziva gisteretskom gubitkom.

Gisteretski ciklus je grafičko prikazivanje ovog fenomena, pokazuje odnos između jačine magnetnog polja (H) i gustoće magnetne fluksije (B). Površina ograničena gisteretskim ciklusom predstavlja gubitak energije po jedinici zapremine materijala za svaki kompletni ciklus magnetizacije.

Uloga gisteretske gubitke u magnetskim krugovima

Gubitak energije:

U transformatorima, motorima i drugim elektromagnetskim uređajima, jezgra je obično izrađena od feromagnetnog materijala. Dok ti uređaji rade, magnetno polje unutar jezgre često menja smer i jačinu. Svaka promena magnetnog polja dovodi do gisteretskih gubitaka, što rezultira disipacijom energije kao toplote.

Ovaj gubitak energije smanjuje ukupnu efikasnost uređaja jer se deo ulazne energije troši na zagrevanje jezgre umesto da se koristi za namenjeno radno iskorišćenje.

Povećanje temperature:

Toplota generisana gisteretskim gubitcima može dovesti do povećanja temperature jezgre. Ako temperatura postane previsoka, može oštetiti izolacione materijale, skratiti vreme trajanja opreme ili čak dovesti do otkaza.

Stoga, prilikom dizajniranja i biranja feromagnetnih materijala, ključno je uzeti u obzir njihove gisteretske karakteristike kako bi se smanjila nepotrebna generisanje toplote.

Uticaj na performanse uređaja:

Visoke gisteretske gubitke mogu smanjiti efikasnost uređaja, posebno u visokofrekventnim aplikacijama gde su ovi gubitci posebno značajni. Da bi se poboljšala efikasnost, često se biraju materijali sa niskom koercitivnom silom i niskim gisteretskim gubitcima, poput silikatnog čelika ili amorfnih legura.

U nekim slučajevima, dizajn magnetskog kruga može biti optimizovan kako bi se smanjila frekvencija promena gustoće magnetne fluksije, time minimizujući gisteretske gubitke.

Izračunavanje gisteretske gubitke:

Gisteretska gubitka može se proceniti korišćenjem Steinmetzove jednačine:

gde, Wh predstavlja gisteretsku gubitku po jedinici zapremine (vat po kubnom metru);

kh je konstanta vezana za materijal;

f je frekvencija promena magnetnog polja (herc);

Bm je maksimalna gustoća magnetne fluksije (tesla);

n je empirijski eksponent, obično u rasponu od 1.6 do 2.0.

Sažetak

Gisteretska gubitka je disipacija energije uzrokovana gisteretskim efektom u feromagnetnim materijalima, uglavnom manifestuje se kao toplota. U magnetskim krugovima, utiče na efikasnost i povećanje temperature uređaja, stoga mora biti pažljivo razmatran izbor materijala i dizajn. Biranjem odgovarajućih materijala i optimizacijom dizajna, gisteretske gubitke se mogu efektivno smanjiti, poboljšavajući ukupne performanse i vreme trajanja opreme.