Thất thoát do độ trễ là gì?

Hysteresis Loss là gì?

Hysteresis loss đề cập đến sự tiêu tán năng lượng xảy ra trong các vật liệu từ tính (như lõi sắt) do hiệu ứng hysteresis trong quá trình từ hóa. Khi trường từ bên ngoài thay đổi, từ hóa của vật liệu từ tính không ngay lập tức theo kịp sự thay đổi của trường từ; thay vào đó, có một độ trễ. Cụ thể, khi cường độ trường từ trở về không, từ hóa không hoàn toàn trở về không mà cần một trường từ ngược để loại bỏ từ hóa còn lại. Độ trễ này dẫn đến năng lượng bị tiêu tán dưới dạng nhiệt, được gọi là hysteresis loss.

Đường hysteresis là biểu đồ minh họa cho hiện tượng này, cho thấy mối quan hệ giữa cường độ trường từ (H) và mật độ thông lượng từ (B). Diện tích bao quanh bởi đường hysteresis đại diện cho mức năng lượng mất mát trên đơn vị thể tích của vật liệu cho mỗi chu kỳ từ hóa hoàn chỉnh.

Vai trò của Hysteresis Loss trong mạch từ

Mất năng lượng:

Trong các biến áp, động cơ và các thiết bị điện từ khác, lõi thường được làm bằng vật liệu từ tính. Khi các thiết bị này hoạt động, trường từ trong lõi thường xuyên thay đổi hướng và cường độ. Mỗi thay đổi trong trường từ dẫn đến hysteresis losses, gây ra sự tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt.

Sự mất năng lượng này giảm hiệu suất tổng thể của thiết bị vì một phần năng lượng đầu vào bị lãng phí để làm nóng lõi thay vì được sử dụng cho công việc mong muốn.

Tăng nhiệt độ:

Nhiệt sinh ra do hysteresis losses có thể khiến nhiệt độ lõi tăng lên. Nếu nhiệt độ trở nên quá cao, nó có thể làm hỏng các vật liệu cách điện, giảm tuổi thọ của thiết bị hoặc thậm chí gây hư hỏng.

Do đó, khi thiết kế và lựa chọn vật liệu từ tính, rất quan trọng phải xem xét đặc tính hysteresis của chúng để giảm thiểu sự sinh nhiệt không cần thiết.

Tác động lên Hiệu suất Thiết bị:

Hysteresis losses cao có thể giảm hiệu suất của thiết bị, đặc biệt là trong các ứng dụng tần số cao nơi những mất mát này đặc biệt đáng kể. Để cải thiện hiệu suất, thường chọn các vật liệu có độ coercivity thấp và mất mát hysteresis thấp như thép silicon hoặc hợp kim vô định hình.

Trong một số trường hợp, thiết kế mạch từ có thể được tối ưu hóa để giảm tần suất thay đổi mật độ thông lượng từ, do đó giảm thiểu hysteresis losses.

Tính toán Mất mát Hysteresis:

Hysteresis loss có thể ước tính bằng phương trình Steinmetz:

trong đó, Wh là mất mát hysteresis trên đơn vị thể tích (watt trên mét khối);

kh là hằng số liên quan đến vật liệu;

f là tần số thay đổi của trường từ (hertz);

Bm là mật độ thông lượng từ tối đa (tesla);

n là số mũ thực nghiệm, thường nằm trong khoảng từ 1.6 đến 2.0.

Tóm tắt

Hysteresis loss là sự tiêu tán năng lượng do hiệu ứng hysteresis trong vật liệu từ tính, chủ yếu thể hiện dưới dạng nhiệt. Trong mạch từ, nó ảnh hưởng đến hiệu suất và tăng nhiệt độ của thiết bị, do đó cần phải cẩn thận xem xét lựa chọn vật liệu và thiết kế. Bằng cách chọn vật liệu phù hợp và tối ưu hóa thiết kế, hysteresis losses có thể được giảm thiểu hiệu quả, cải thiện hiệu suất tổng thể và tuổi thọ của thiết bị.