Hysteresis และการสูญเสียในปัจจุบันของ Eddy

ในระหว่างการกลับตัวเป็นแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสำรองส่วนหนึ่งของพลังงานของสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับการกลับเป็นแม่เหล็กจะหายไป ส่วนหนึ่งของพลังงานที่เรียกว่า "การสูญเสียแม่เหล็กที่เฉพาะเจาะจง" จะกระจายไปต่อมวลของวัสดุแม่เหล็กบางชนิดในรูปของความร้อน

การสูญเสียสนามแม่เหล็กที่เฉพาะเจาะจงรวมถึงการสูญเสียแบบไดนามิกเช่นเดียวกับการสูญเสีย hysteresis การสูญเสียแบบไดนามิกรวมถึงการสูญเสียที่เกิดจากกระแสวน (เหนี่ยวนำในวัสดุ) และความหนืดของสนามแม่เหล็ก (ที่เรียกว่าผลแม่เหล็กหลังจาก) ความสูญเสียอันเนื่องมาจากการ hysteresis ของสนามแม่เหล็กอธิบายได้จากการเคลื่อนไหวของขอบเขตของโดเมนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

วัสดุแม่เหล็กแต่ละชนิดมีการสูญเสียฮิสเทรีซีสของตัวเองตามสัดส่วนของความถี่ของสนามแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กรวมถึงพื้นที่ของลูปฮิสเทอรีซิส

ห่วง Hysteresis:

ในการค้นหาพลังของการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับฮิสเทรีซิสในหน่วยของมวล (หน่วยเป็น W / kg) จะใช้สูตรต่อไปนี้:

เพื่อลดการสูญเสียฮิสเทรีซิสส่วนใหญ่มักหันไปใช้วัสดุแม่เหล็กดังกล่าวซึ่งเป็นแรงบีบบังคับซึ่งมีขนาดเล็กนั่นคือวัสดุที่มีลูปฮิสเทรียส์แบบบาง วัสดุดังกล่าวถูกอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเครียดในโครงสร้างภายในลดจำนวนการเคลื่อนย้ายและข้อบกพร่องอื่น ๆ และยังขยายเมล็ด

กระแสน้ำวนทำให้เกิดความสูญเสียที่กลับคืนไม่ได้ พวกเขาเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กดึงดูดทำให้เกิดกระแสภายในวัสดุดึงดูด การสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวนตามลำดับขึ้นอยู่กับความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุดึงดูดแม่เหล็กและการกำหนดค่าของวงจรแม่เหล็ก

ดังนั้นยิ่งความต้านทาน (การนำไฟฟ้ายิ่งแย่ลง) ของวัสดุแม่เหล็กยิ่งมีขนาดเล็กก็จะเกิดการสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวน

การสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวนเป็นสัดส่วนกับความถี่ของสนามแม่เหล็ก magnetizing กำลังสองดังนั้นวงจรแม่เหล็กที่ทำจากวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงจะไม่สามารถใช้ได้ในอุปกรณ์ที่ทำงานที่ความถี่สูงพอสมควร

หากต้องการประเมินพลังของการสูญเสียกระแสวนสำหรับหน่วยมวลของวัสดุแม่เหล็ก (หน่วยเป็น W / kg) ให้ใช้สูตร:

เนื่องจากการสูญเสียกระแสวนวนขึ้นอยู่กับกำลังสองของความถี่สำหรับการทำงานในพื้นที่ความถี่สูงจึงเป็นสิ่งจำเป็นอันดับแรกที่ต้องคำนึงถึงการสูญเสียกระแสวน

เพื่อลดการสูญเสียเหล่านี้พวกเขาพยายามใช้แกนแม่เหล็กที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูงขึ้น

เพื่อเพิ่มความต้านทานแกนจะถูกรวบรวมจากส่วนใหญ่ของแผ่นเฟอร์รัสที่แยกจากกันของวัสดุที่มีความต้านทานไฟฟ้าภายในที่สูงเพียงพอ

วัสดุแม่เหล็กที่เป็นผงถูกกดด้วยอิเล็กทริกเพื่อให้อนุภาคของวัสดุแม่เหล็กถูกแยกออกจากกันด้วยอนุภาคอิเล็กทริก ดังนั้นรับ magnetodielectrics

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้เฟอร์ไรต์ - เซรามิกเฟอร์ไรแมกเนติกพิเศษที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูงใกล้กับความต้านทานไดอิเล็กทริกและเซมิคอนดักเตอร์ ในความเป็นจริงเฟอร์ไรต์เป็นคำตอบที่มั่นคงของเหล็กออกไซด์กับออกไซด์ของโลหะบางคู่ซึ่งสามารถอธิบายได้โดยสูตรทั่วไป:

เมื่อความหนาของแผ่นโลหะลดลงความสูญเสียที่เกิดจากกระแสไหลวนจะลดลงตามไปด้วย แต่ในเวลาเดียวกันการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการ hysteresis เพิ่มขึ้นเนื่องจากขนาดของใบเล็กลงขนาดเม็ดก็ลดลงด้วยซึ่งหมายความว่าแรงบีบบังคับจะเพิ่มขึ้น

เกือบจะมีความถี่เพิ่มขึ้นการสูญเสียกระแสวนเพิ่มขึ้นมากกว่าการสูญเสียฮิสเทรีซีสซึ่งสามารถเห็นได้โดยการเปรียบเทียบสองสูตรแรก และที่ความถี่หนึ่งความสูญเสียในปัจจุบันของเอ็ดดี้เริ่มมีมากขึ้นเมื่อเทียบกับการสูญเสียฮิสเทรีซิส

ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าความหนาของแผ่นจะขึ้นอยู่กับความถี่ในการใช้งาน แต่สำหรับแต่ละความถี่จะต้องเลือกความหนาของแผ่นบางแผ่นเพื่อลดการสูญเสียสนามแม่เหล็กโดยรวม

โดยทั่วไปวัสดุแม่เหล็กมักจะชะลอการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของตัวเองขึ้นอยู่กับระยะเวลาของสนามแม่เหล็ก

ปรากฏการณ์นี้ทำให้เกิดการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบของแม่เหล็ก (หรือที่เรียกว่าความหนืดของแม่เหล็ก) นี่คือความเฉื่อยของกระบวนการ remagnetization โดเมน ยิ่งระยะเวลาของสนามแม่เหล็กที่ใช้สั้นลงความล่าช้าก็ยิ่งนานขึ้นเท่านั้นดังนั้นการสูญเสียสนามแม่เหล็กที่เกิดจาก "ความหนืดของสนามแม่เหล็ก" ก็จะมากขึ้น ปัจจัยนี้ต้องได้รับการพิจารณาเมื่อออกแบบอุปกรณ์พัลซิ่งที่มีแกนแม่เหล็ก

การสูญเสียพลังงานจากผลกระทบหลังสนามแม่เหล็กไม่สามารถคำนวณได้โดยตรง แต่สามารถพบได้ในทางอ้อม - เนื่องจากความแตกต่างระหว่างการสูญเสียสนามแม่เหล็กที่เฉพาะเจาะจงกับผลรวมของการสูญเสียอันเนื่องมาจากกระแสวน

ดังนั้นในกระบวนการกลับสนามแม่เหล็กนั้นมีความล่าช้าเล็กน้อยในการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจากความเข้มของสนามแม่เหล็กการทำให้เป็นแม่เหล็กในเฟส เหตุผลของเรื่องนี้คือกระแสวนวนอีกครั้งซึ่งตามกฎหมายของ Lenz ป้องกันการเปลี่ยนแปลงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กปรากฏการณ์ฮิสเทรีซีสและผลกระทบเชิงแม่เหล็ก

มุมล่าช้าเฟสเรียกว่ามุมของการสูญเสียแม่เหล็ก magneticm คุณสมบัติของคุณสมบัติไดนามิกของวัสดุแม่เหล็กบ่งบอกถึงพารามิเตอร์เช่นแทนเจนต์ของมุมสูญเสียแม่เหล็ก tan tm

นี่คือวงจรที่เท่าเทียมกันและไดอะแกรมเวกเตอร์สำหรับขดลวดวงแหวนที่มีแกนของวัสดุแม่เหล็กที่ r1 คือความต้านทานเทียบเท่าของการสูญเสียแม่เหล็กทั้งหมด:

จะเห็นว่าค่าแทนเจนต์ของมุมการสูญเสียแม่เหล็กเป็นสัดส่วนผกผันกับปัจจัยคุณภาพของขดลวด การเหนี่ยวนำ Bm ที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ในวัสดุที่เป็นสนามแม่เหล็กสามารถแบ่งออกเป็นสององค์ประกอบ: หนึ่งแรกเกิดขึ้นในเฟสที่มีความเข้มของสนามแม่เหล็กและที่สองล่าช้า 90 องศาหลัง

องค์ประกอบแรกเกี่ยวข้องโดยตรงกับกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้ในระหว่างการกลับขั้วแม่เหล็ก ใช้ในวงจร AC วัสดุแม่เหล็กนั้นมีลักษณะเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์นี้เช่นการซึมผ่านของแม่เหล็กที่ซับซ้อน: