Histerezė ir sūkurinių srovių nuostoliai

Magnetinant magnetines medžiagas keičiant magnetiniu lauku, prarandama dalis magnetinio lauko, dalyvaujančio magnetizuojant atvirkščiai, energijos. Specifinė galios dalis, vadinama „savitais magnetiniais nuostoliais“, yra išsklaidoma tam tikros magnetinės medžiagos masės vienetui šilumos pavidalu.

Specifiniai magnetiniai nuostoliai apima dinaminius nuostolius, taip pat histerezės nuostolius. Dinaminiai nuostoliai apima nuostolius, kuriuos sukelia sūkurinės srovės (indukuotos medžiagoje) ir magnetinis klampumas (vadinamasis magnetinis poveikis). Nuostoliai dėl magnetinės histerezės paaiškinami negrįžtamais domenų ribų judesiais.

Kiekviena magnetinė medžiaga turi savo histerezės nuostolius, proporcingus įmagnetinančio magnetizuojančio lauko dažniui, taip pat šios medžiagos histerezės kilpos plotui.

Histerezės kilpa:

Su histereze susijusių nuostolių galiai masės vienetui (W / kg) nustatyti: naudojama ši formulė:

Norėdami sumažinti histerezės nuostolius, dažniausiai kreipkitės į tokias magnetines medžiagas, kurių prievartinė jėga yra maža, tai yra medžiagas, turinčias ploną histerezės kilpą. Tokia medžiaga atkaitinama, kad sumažėtų vidinės struktūros įtempiai, sumažėtų išnirimų ir kitų defektų skaičius, taip pat padidėtų grūdai.

Eddy srovės taip pat sukelia negrįžtamus nuostolius. Jie atsiranda dėl to, kad įmagnetinantis įmagnetinimas sukelia srovę įmagnetinančios medžiagos viduje. Nuostoliai, kuriuos sukelia sūkurinės srovės, atitinkamai priklauso nuo įmagnetintos įmagnetinimo medžiagos elektrinės varžos ir magnetinės grandinės konfigūracijos.

Taigi, kuo didesnė magnetinės medžiagos varža (tuo blogesnis laidumas), tuo mažesni bus sūkurinių srovių nuostoliai.

Nuostoliai dėl sūkurinių srovių yra proporcingi įmagnetinamojo lauko kvadrato dažniui, todėl magnetinės grandinės, pagamintos iš medžiagų, turinčių didelį elektrinį laidumą, netaikomos įtaisams, veikiantiems pakankamai aukštais dažniais.

Norėdami įvertinti sūkurinių srovių nuostolių galią, matuojant magnetinės medžiagos vieneto masę (W / kg), naudokite formulę:

Kadangi nuostoliai dėl sūkurinių srovių kiekybiškai priklauso nuo dažnio kvadrato, norint dirbti aukšto dažnio srityje, visų pirma reikia atsižvelgti į nuostolius, atsirandančius dėl sūkurinių srovių.

Norėdami sumažinti šiuos nuostolius, jie bando naudoti magnetines gyslas, turinčias didesnę elektrinę varžą.

Norint padidinti pasipriešinimą, šerdys surenkamos iš daugybės tarpusavyje izoliuotų feromagnetinės medžiagos lakštų, turinčių pakankamai aukštą vidinę elektrinę varžą.

Miltelinė magnetinė medžiaga yra suspaudžiama dielektriku, kad magnetinės medžiagos dalelės būtų atskirtos viena nuo kitos dielektrinėmis dalelėmis. Taigi įsigykite magnetoelektriką.

Kitas variantas yra feritų naudojimas - speciali ferimagnetinė keramika, pasižyminti didele elektrine varža, artima dielektrikų ir puslaidininkių atsparumui. Iš tikrųjų feritai yra kieti geležies oksido tirpalai su kai kurių dvivalenčių metalų oksidais, kuriuos galima apibūdinti apibendrinta formule:

Sumažėjus metalo lakšto storiui, atitinkamai sumažėja sūkurinių srovių nuostoliai. Bet tuo pat metu didėja nuostoliai, susiję su histereze, nes retėjant lapui, mažėja ir grūdelių dydis, o tai reiškia, kad prievartos jėga auga.

Beveik didėjant dažniui, sūkurinių srovių nuostoliai didėja daugiau nei histerezės nuostoliai. Tai galima pastebėti palyginus dvi pirmąsias formules. Tam tikru dažniu sūkurinių srovių nuostoliai pradeda vis labiau dominuoti, palyginti su histerezės nuostoliais.

Tai reiškia, kad nors lakšto storis priklauso nuo darbinio dažnio, vis dėlto kiekvienam dažniui turi būti pasirinktas tam tikras lakšto storis, kuriuo sumažinant visus magnetinius nuostolius.

Paprastai magnetinės medžiagos yra linkusios atidėti savo magnetinės indukcijos pokyčius, atsižvelgiant į įmagnetinimo lauko trukmę.

Šis reiškinys sukelia nuostolius, susijusius su magnetiniu poveikiu (arba vadinamuoju magnetiniu klampumu). Taip yra dėl domeno permainavimo proceso inercijos. Kuo trumpesnė taikomo magnetinio lauko trukmė, tuo ilgesnis vėlavimas, taigi ir „magnetinio klampumo“ sukelti magnetiniai nuostoliai. Į šį faktorių reikia atsižvelgti projektuojant impulsinius įtaisus su magnetinėmis šerdimis.

Galios nuostoliai dėl magnetinio poveikio neturi būti apskaičiuojami tiesiogiai, tačiau jie gali būti nustatomi netiesiogiai - kaip skirtumas tarp bendrųjų specifinių magnetinių nuostolių ir nuostolių, atsirandančių dėl sūkurinių srovių ir magnetinės histerezės, sumos:

Taigi, įmagnetinant atvirkščiai, magnetinis indukcija šiek tiek atsilieka nuo magnetizuojančio įmagnetinimo lauko intensyvumo fazėje. To priežastis vėlgi yra sūkurinės srovės, kurios pagal Lenco dėsnį neleidžia pasikeisti magnetinei indukcijai, histerezės reiškiniams ir magnetiniam poveikiui.

Fazės uždelsimo kampas vadinamas magnetinio nuostolio kampu δm. Magnetinių medžiagų dinaminių savybių charakteristikos rodo tokį parametrą kaip magnetinio nuostolio kampo tanδm liestinė.

Čia yra toroidinės ritės su magnetinės medžiagos šerdimi ekvivalentinė grandinė ir vektorinė schema, kur r1 yra lygiavertė visų magnetinių nuostolių varža:

Matoma, kad magnetinio nuostolio kampo liestinė yra atvirkščiai proporcinga ritės kokybės koeficientui. Indukcija Bm, atsirandanti tokiomis sąlygomis įmagnetinamoje medžiagoje, gali būti suskaidoma į du komponentus: pirmasis sutampa su magnetuojančio lauko intensyvumu, o antrasis atsilieka 90 laipsnių.

Pirmasis komponentas yra tiesiogiai susijęs su grįžtamaisiais procesais magnetizuojant atvirkštinį procesą, antrasis - su negrįžtamais. Kintamos srovės grandinėse naudojamos magnetinės medžiagos apibūdinamos atsižvelgiant į šį parametrą, pvz., Sudėtingą magnetinį pralaidumą: