Υστέρηση και απώλειες φούσκας

Κατά τη διάρκεια της μαγνητικής αναστροφής των μαγνητικών υλικών από ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, ένα μέρος της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου που εμπλέκεται στην αντιστροφή μαγνήτισης χάνεται. Ένα συγκεκριμένο τμήμα της ισχύος, το οποίο ονομάζεται "ειδική μαγνητική απώλεια", διαχέεται ανά μονάδα μάζας ενός συγκεκριμένου μαγνητικού υλικού με τη μορφή θερμότητας.

Οι ειδικές μαγνητικές απώλειες περιλαμβάνουν δυναμικές απώλειες καθώς και απώλειες υστέρησης. Οι δυναμικές απώλειες περιλαμβάνουν τις απώλειες που προκαλούνται από τα φουσκωτά ρεύματα (που προκαλούνται στο υλικό) και το μαγνητικό ιξώδες (το αποκαλούμενο μαγνητικό φαινόμενο). Οι απώλειες που οφείλονται στη μαγνητική υστέρηση εξηγούνται από τις μη αναστρέψιμες μετακινήσεις των ορίων των περιοχών.

Κάθε μαγνητικό υλικό έχει τη δική του απώλεια υστέρησης ανάλογη με τη συχνότητα του μαγνητιζόμενου μαγνητικού πεδίου, καθώς και με την περιοχή του βρόχου υστέρησης αυτού του υλικού.

Βρόχος υστέρησης:

Για να βρεθεί η ισχύς των απωλειών που σχετίζονται με την υστέρηση σε μια μονάδα μάζας (σε W / kg), χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:

Για να μειωθούν οι απώλειες υστέρησης, οι συνηθέστερες καταφεύγουν στη χρήση τέτοιων μαγνητικών υλικών, των οποίων η καταναγκαστική δύναμη είναι μικρή, δηλαδή υλικά με λεπτό βρόχο υστέρησης. Τέτοιο υλικό είναι ανόπτηση για την ανακούφιση των τάσεων στην εσωτερική δομή, τη μείωση του αριθμού των εξάρσεων και άλλων ελαττωμάτων, καθώς και τη μεγέθυνση των κόκκων.

Τα ιπποειδή ρεύματα προκαλούν επίσης ανεπανόρθωτες απώλειες. Λόγω του γεγονότος ότι η μαγνητιζόμενη μαγνήτιση προκαλεί ρεύμα μέσα στο υλικό μαγνήτισης. Οι απώλειες που προκαλούνται από τα φουσκωτά ρεύματα, αντίστοιχα, εξαρτώνται από την ηλεκτρική αντίσταση του μαγνητισμένου υλικού μαγνητισμού και από τη διαμόρφωση του μαγνητικού κυκλώματος.

Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση (τόσο χειρότερη είναι η αγωγιμότητα) του μαγνητικού υλικού, τόσο μικρότερες θα είναι οι απώλειες που προκαλούνται από τα φουσκωτά ρεύματα.

Οι απώλειες που οφείλονται σε δινορευτικά ρεύματα είναι ανάλογες με τη συχνότητα του τετραγωνισμένου μαγνητιζόμενου πεδίου μαγνητισμού · επομένως, τα μαγνητικά κυκλώματα που κατασκευάζονται από υλικά με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα δεν εφαρμόζονται σε συσκευές που λειτουργούν με επαρκώς υψηλές συχνότητες.

Για να εκτιμηθεί η ισχύς των απωλειών του φούσκας για μια μάζα μάζας μαγνητικού υλικού (σε W / kg), χρησιμοποιήστε τον τύπο:

Δεδομένου ότι οι απώλειες που οφείλονται σε δινορευτικά ρεύματα εξαρτώνται ποσοτικά από το τετράγωνο της συχνότητας, προκειμένου να εργαστούν στην περιοχή υψηλών συχνοτήτων, είναι απαραίτητο πρώτα να ληφθούν υπόψη οι απώλειες που οφείλονται σε φουσκωτά ρεύματα.

Για να ελαχιστοποιηθούν αυτές οι απώλειες, προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν μαγνητικούς πυρήνες με υψηλότερη ηλεκτρική αντίσταση.

Προκειμένου να αυξηθεί η αντίσταση, οι πυρήνες συναρμολογούνται από ένα πλήθος αμοιβαία απομονωμένων φύλλων σιδηρομαγνητικού υλικού με επαρκώς υψηλή εγγενή ηλεκτρική ειδική αντίσταση.

Το κονιοποιημένο μαγνητικό υλικό πιέζεται με ένα διηλεκτρικό υλικό έτσι ώστε τα σωματίδια του μαγνητικού υλικού να διαχωρίζονται το ένα από το άλλο με διηλεκτρικά σωματίδια. Έτσι πάρτε τα μαγνητοηλεκτρικά.

Μια άλλη επιλογή είναι η χρήση φερριτών - ειδικού φερριμαγνητικού κεραμικού, που χαρακτηρίζεται από υψηλή ηλεκτρική αντίσταση, κοντά στην αντίσταση των διηλεκτρικών και των ημιαγωγών. Στην πραγματικότητα, τα φερρίτες είναι στερεά διαλύματα οξειδίου του σιδήρου με οξείδια ορισμένων δισθενών μετάλλων, τα οποία μπορούν να περιγραφούν από τον γενικευμένο τύπο:

Με μείωση του πάχους του φύλλου από μεταλλικό υλικό, οι απώλειες που προκαλούνται από τα φούσκες μειώνονται αναλόγως. Αλλά ταυτόχρονα, οι απώλειες που συνδέονται με την υστέρηση αυξάνονται, επειδή με την αραίωση του φύλλου, το μέγεθος των κόκκων μειώνεται, πράγμα που σημαίνει ότι η καταναγκαστική δύναμη μεγαλώνει.

Σχεδόν με αυξανόμενη συχνότητα, οι απώλειες από φούσκες αυξάνουν περισσότερο από τις απώλειες υστέρησης, αυτό μπορεί να γίνει με τη σύγκριση των δύο πρώτων τύπων. Και σε μια ορισμένη συχνότητα, οι απώλειες με φούσκες αρχίζουν να επικρατούν όλο και περισσότερο σε σχέση με τις απώλειες υστέρησης.

Αυτό σημαίνει ότι αν και το πάχος του φύλλου εξαρτάται από τη συχνότητα εργασίας, ωστόσο, για κάθε συχνότητα πρέπει να επιλέγεται ένα ορισμένο πάχος φύλλου με το οποίο θα ελαχιστοποιούνται οι μαγνητικές απώλειες συνολικά.

Τυπικά, τα μαγνητικά υλικά τείνουν να καθυστερούν την αλλαγή στη δική τους μαγνητική επαγωγή, ανάλογα με τη διάρκεια του πεδίου μαγνητισμού.

Αυτό το φαινόμενο προκαλεί απώλειες που σχετίζονται με τη μαγνητική επιρροή (ή το λεγόμενο μαγνητικό ιξώδες). Αυτό οφείλεται στην αδράνεια της διαδικασίας απομαγνητοποίησης τομέα. Όσο πιο σύντομη είναι η διάρκεια του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η καθυστέρηση και επομένως η μαγνητική απώλεια που προκαλείται από το "μαγνητικό ιξώδες". Αυτός ο παράγοντας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό συσκευών παλμών με μαγνητικούς πυρήνες.

Οι απώλειες ισχύος από το μαγνητικό αντίκτυπο δεν μπορούν να υπολογιστούν άμεσα, αλλά μπορούν να βρεθούν έμμεσα - ως η διαφορά μεταξύ των συνολικών ειδικών μαγνητικών απωλειών και του αθροίσματος των απωλειών που οφείλονται σε φούσκες και μαγνητική υστέρηση:

Έτσι, κατά τη διαδικασία αναστροφής μαγνητισμού υπάρχει μια μικρή υστέρηση στη μαγνητική επαγωγή από την ένταση του πεδίου μαγνητιζόμενου μαγνητισμού στη φάση. Ο λόγος γι 'αυτό είναι και πάλι αιχμές ρεύματος, τα οποία, σύμφωνα με το νόμο του Lenz, εμποδίζουν αλλαγές στη μαγνητική επαγωγή, φαινόμενα υστέρησης και μαγνητική επιρροή.

Η γωνία καθυστέρησης φάσης ονομάζεται γωνία μαγνητικής απώλειας δm. Τα χαρακτηριστικά των δυναμικών ιδιοτήτων των μαγνητικών υλικών υποδεικνύουν μια τέτοια παράμετρο όπως την εφαπτομένη της μαγνητικής απώλειας της γωνίας απώλειας tanδm.

Εδώ είναι το ισοδύναμο διάγραμμα κυκλώματος και διανύσματος για ένα σπειροειδές πηνίο με πυρήνα μαγνητικού υλικού, όπου r1 είναι η ισοδύναμη αντίσταση όλων των μαγνητικών απωλειών:

Φαίνεται ότι η εφαπτομένη της μαγνητικής απώλειας είναι αντιστρόφως ανάλογη προς τον παράγοντα ποιότητας του πηνίου. Η επαγωγή Bm που προκύπτει κάτω από αυτές τις συνθήκες στο μαγνητιζόμενο υλικό μπορεί να αποσυντεθεί σε δύο συνιστώσες: η πρώτη συμπίπτει σε φάση με την ένταση του πεδίου μαγνητίσεως και η δεύτερη υστερεί κατά 90 μοίρες πίσω από αυτήν.

Το πρώτο συστατικό σχετίζεται άμεσα με τις αναστρέψιμες διεργασίες κατά την αντιστροφή μαγνητισμού, το δεύτερο με τις μη αναστρέψιμες. Χρησιμοποιούμενα σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, τα μαγνητικά υλικά χαρακτηρίζονται σε σχέση με αυτή την παράμετρο, όπως η σύνθετη μαγνητική διαπερατότητα: