categorii: Articole prezentate » Electricieni novici
Numărul de vizualizări: 4727
Comentarii la articol: 0

Histereză și pierderi de curent curent

 

În timpul inversării magnetizării materialelor magnetice printr-un câmp magnetic alternativ, o parte din energia câmpului magnetic implicată în inversarea magnetizării se pierde. O parte specifică a puterii, denumită „pierdere magnetică specifică”, este disipată pe unitatea de masă a unui anumit material magnetic sub formă de căldură.

Pierderile magnetice specifice includ pierderi dinamice, precum și pierderi de histerezis. Pierderile dinamice includ pierderile cauzate de curenții rotunzi (induse în material) și vâscozitatea magnetică (așa-numitul aftereffet magnetic). Pierderile datorate histerezei magnetice sunt explicate prin mișcări ireversibile ale limitelor domeniului.

Transformator de putere pe suportul VL

Fiecare material magnetic are propria pierdere de histereză proporțională cu frecvența câmpului de magnetizare, precum și cu zona buclei de histereză a acestui material.

Bucla de histereză:

Bucla de histerezis

Pentru a găsi puterea pierderilor asociate cu histerezis într-o unitate de masă (în W / kg), se utilizează următoarea formulă:

Puterea de pierdere a histerezei

Pentru a reduce pierderile de histerezis, cel mai adesea recurg la utilizarea unor astfel de materiale magnetice, a căror forță de constrângere este mică, adică a materialelor cu o buclă subțire de histereză. Un astfel de material este alăturat pentru a ameliora tensiunile din structura internă, pentru a reduce numărul de luxații și alte defecte și, de asemenea, pentru a mări bobul.

Curenții Eddy provoacă și pierderi ireversibile. Acestea se datorează faptului că câmpul de magnetizare magnetizantă induce un curent în interiorul materialului de magnetizare. Pierderile cauzate de curenții rotunzi, respectiv, depind de rezistența electrică a materialului de magnetizare magnetizată și de configurația circuitului magnetic.

Astfel, cu cât rezistența (cu atât conductivitatea) materialului magnetic este mai mare, cu atât mai mici vor fi pierderile cauzate de curenții rotunziți.

Pierderile datorate curenților rotunzi sunt proporționale cu frecvența câmpului de magnetizare pătrat, de aceea, circuitele magnetice realizate din materiale cu conductivitate electrică ridicată nu sunt aplicabile în dispozitivele care funcționează la frecvențe suficient de mari.

Pentru a estima puterea pierderilor de curent curent pentru o unitate de masă de material magnetic (în W / kg), utilizați formula:

Puterea actuală a pierderilor curente

 

Puterea pierderilor de curent curent pentru materialele din tablă

Deoarece pierderile datorate curenților de vârstă depind cantitativ de pătratul frecvenței, pentru a lucra în regiunea de frecvență înaltă, este necesar să se țină seama în primul rând de pierderile datorate curenților de curent.

Pentru a reduce la minimum aceste pierderi, încearcă să folosească nuclee magnetice cu o rezistență electrică mai mare.

Pentru a crește rezistența, miezurile sunt asamblate dintr-o multitudine de foi izolate reciproc de material ferromagnetic cu o rezistență electrică intrinsecă suficient de ridicată.

Nucleul magnetic încărcat

Materialul magnetic sub formă de pulbere este presat cu un dielectric, astfel încât particulele materialului magnetic sunt separate între ele de particule dielectrice. Deci, obțineți magnetodielectric.

O altă opțiune este utilizarea feritelor - o ceramică ferrimagnetică specială, caracterizată prin rezistivitate electrică ridicată, apropiată de rezistența dielectricelor și semiconductorilor. De fapt, feritele sunt soluții solide de oxid de fier cu oxizi ale unor metale divalente, care pot fi descrise prin formula generalizată:

 

ferite

Odată cu scăderea grosimii foii de material metalic, pierderile cauzate de curenții de muiere scad în consecință. Dar, în același timp, pierderile asociate cu histerezis cresc, deoarece odată cu subțierea frunzei, dimensiunea bobului scade, ceea ce înseamnă că forța coercitivă crește.

Aproape cu frecvența în creștere, pierderile de curent continuu cresc mai mult decât pierderile de histerezis, acest lucru poate fi observat prin compararea primelor două formule. Și la o anumită frecvență, pierderile curente de curent încep să predomine din ce în ce mai mult asupra pierderilor de histereză.

Aceasta înseamnă că, deși grosimea foii depinde de frecvența de lucru, cu toate acestea, pentru fiecare frecvență, trebuie selectată o anumită grosime a foii, cu care pierderile magnetice în ansamblu vor fi reduse la minimum.

De obicei, materialele magnetice tind să întârzie schimbarea propriei inducții magnetice, în funcție de durata câmpului de magnetizare.

Acest fenomen provoacă pierderi asociate cu aftereffetul magnetic (sau așa-numita vâscozitate magnetică). Acest lucru se datorează inerției procesului de remagnetizare a domeniului. Cu cât durata câmpului magnetic aplicat este mai scurtă, cu atât este mai mare întârzierea și, prin urmare, pierderea magnetică cauzată de „vâscozitatea magnetică”. Acest factor trebuie luat în considerare la proiectarea dispozitivelor pulsate cu miezuri magnetice.

Pierderile de putere de la afterfectul magnetic nu pot fi calculate direct, dar pot fi găsite indirect - deoarece diferența dintre pierderile magnetice specifice specifice și suma pierderilor datorate curenților eddy și histerezei magnetice:

Histereză și pierderi de curent curent

Deci, în procesul de inversare a magnetizării există un ușor decalaj al inducției magnetice din intensitatea câmpului de magnetizare în faza. Motivul pentru aceasta este din nou curenții de vâslire, care, conform legii lui Lenz, împiedică schimbările inducției magnetice, fenomenelor de histereză și afteffectului magnetic.

Unghiul de întârziere de fază se numește unghiul pierderii magnetice δm. Caracteristicile proprietăților dinamice ale materialelor magnetice indică un astfel de parametru ca tangența unghiului de pierdere magnetică tanδm.

Iată circuitul echivalent și schema vectorială pentru o bobină toroidă cu un miez de material magnetic, unde r1 este rezistența echivalentă a tuturor pierderilor magnetice:

Circuitul echivalent și diagrama vectorială pentru o bobină toroidă cu miez din material magnetic

Se vede că tangenta unghiului de pierdere magnetică este invers proporțională cu factorul de calitate al bobinei. Inducția Bm apărută în aceste condiții în materialul magnetizabil poate fi descompusă în două componente: prima coincide în fază cu intensitatea câmpului de magnetizare, iar a doua rămâne cu 90 de grade în spatele acesteia.

Prima componentă este direct legată de procesele reversibile în timpul inversării magnetizării, a doua de cele ireversibile. Folosite în circuitele AC, materialele magnetice sunt caracterizate în legătură cu acest parametru, cum ar fi permeabilitatea magnetică complexă:

Permeabilitate magnetică complexă

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Superconductivitatea în industria energiei electrice. Partea 2. Viitorul aparține superconductorilor ...
  • Cum se convertește tensiunea în curent
  • Câmpul magnetic al Pământului
  • Magneți supraconductori
  • Inductoare și câmpuri magnetice

  •