อะไรคือการสูญเสียจากฮิสเตอรีซิส

อะไรคือการสูญเสียฮิสเตอรีซิส?

การสูญเสียฮิสเตอรีซิสหมายถึงการสลายพลังงานที่เกิดขึ้นในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก (เช่น แกนเหล็ก) เนื่องจากผลฮิสเตอรีซิสระหว่างกระบวนการ намагничивания เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกเปลี่ยนแปลง การ намагничиваниеของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกจะไม่ตามการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กทันที แต่มีการล่าช้า กล่าวคือ เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กกลับมาเป็นศูนย์ การ намагничิเวียนไม่กลับมาเป็นศูนย์อย่างสมบูรณ์ แต่ต้องใช้สนามแม่เหล็กตรงข้ามเพื่อลดการ намагนิติเวียนคงค้าง ความล่าช้านี้ทำให้พลังงานสลายไปเป็นความร้อน ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียฮิสเตอรีซิส

วงจรฮิสเตอรีซิสเป็นการนำเสนอกราฟิกของปรากฏการณ์นี้ โดยแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความแรงของสนามแม่เหล็ก (H) และความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก (B) พื้นที่ที่ถูกครอบคลุมโดยวงจรฮิสเตอรีซิสแทนพลังงานที่สูญเสียต่อปริมาตรของวัสดุสำหรับแต่ละวงจรของกระบวนการ намагничиванияที่สมบูรณ์

บทบาทของการสูญเสียฮิสเตอรีซิสในวงจรแม่เหล็ก

การสูญเสียพลังงาน:

ในหม้อแปลง มอเตอร์ และอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ แกนกลางมักทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เมื่ออุปกรณ์เหล่านี้ทำงาน สนามแม่เหล็กภายในแกนกลางมักเปลี่ยนทิศทางและความแรงอยู่เสมอ การเปลี่ยนแปลงแต่ละครั้งของสนามแม่เหล็กทำให้เกิดการสูญเสียฮิสเตอรีซิส ทำให้พลังงานสลายไปเป็นความร้อน

การสูญเสียพลังงานนี้ลดประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ลง เนื่องจากบางส่วนของพลังงานที่ใส่เข้าไปสูญเสียในการทำความร้อนแกนกลางแทนที่จะใช้งานตามที่ต้องการ

การเพิ่มอุณหภูมิ:

ความร้อนที่เกิดจากการสูญเสียฮิสเตอรีซิสสามารถทำให้อุณหภูมิแกนกลางเพิ่มขึ้น หากอุณหภูมิสูงเกินไป อาจทำให้วัสดุฉนวนเสียหาย ลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ หรือทำให้เกิดความเสียหายได้

ดังนั้น เมื่อออกแบบและเลือกวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก ควรพิจารณาคุณสมบัติฮิสเตอรีซิสเพื่อลดการสร้างความร้อนที่ไม่จำเป็น

ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์:

การสูญเสียฮิสเตอรีซิสสูงสามารถลดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ โดยเฉพาะในแอปพลิเคชันความถี่สูงที่การสูญเสียเหล่านี้มีความสำคัญมาก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ วัสดุที่มีความแข็งแรงทางแม่เหล็กต่ำและมีการสูญเสียฮิสเตอรีซิสต่ำ เช่น เหล็กซิลิคอนหรือโลหะผสม amorфous ถูกเลือกใช้บ่อยครั้ง

ในบางกรณี การออกแบบวงจรแม่เหล็กสามารถปรับปรุงเพื่อลดความถี่ของการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก ทำให้การสูญเสียฮิสเตอรีซิสถูกลดลง

การคำนวณการสูญเสียฮิสเตอรีซิส:

การสูญเสียฮิสเตอรีซิสสามารถประมาณได้โดยใช้สมการ Steinmetz:

เมื่อ Wh คือการสูญเสียฮิสเตอรีซิสต่อปริมาตร (วัตต์ต่อลูกบาศก์เมตร);

kh เป็นค่าคงที่ที่เกี่ยวข้องกับวัสดุ;

f คือความถี่ของการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก (เฮิรตซ์);

Bm คือความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็กสูงสุด (เทสลา);

n คือเลขยกกำลังเชิงประจักษ์ ซึ่งมักอยู่ระหว่าง 1.6 ถึง 2.0

สรุป

การสูญเสียฮิสเตอรีซิสคือการสลายพลังงานที่เกิดจากผลฮิสเตอรีซิสในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก ซึ่งส่วนใหญ่ปรากฏเป็นความร้อน ในวงจรแม่เหล็ก มันส่งผลต่อประสิทธิภาพและการเพิ่มอุณหภูมิของอุปกรณ์ ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังในการเลือกวัสดุและการออกแบบ โดยการเลือกวัสดุที่เหมาะสมและการปรับปรุงการออกแบบ การสูญเสียฮิสเตอรีซิสสามารถลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ดีขึ้น