Гистерезис в трансформаторе: механизм петли гистерезиса и потери

Что такое гистерезис в трансформаторе. Как формируется петля гистерезиса. Какие потери возникают из-за гистерезиса. Как минимизировать гистерезисные потери в трансформаторах. Сравнение гистерезисных и вихревых потерь.

Что такое гистерезис в трансформаторе

Гистерезис в трансформаторе — это явление запаздывания изменения магнитной индукции в сердечнике по отношению к изменению напряженности внешнего магнитного поля. Это приводит к потерям энергии при каждом цикле перемагничивания сердечника.

Основные характеристики гистерезиса в трансформаторе:

• Возникает из-за особенностей перемагничивания ферромагнитных материалов сердечника
• Проявляется в виде петли гистерезиса на графике зависимости B(H)
• Площадь петли гистерезиса пропорциональна потерям энергии за цикл
• Приводит к нагреву сердечника трансформатора
• Зависит от свойств материала сердечника

Механизм формирования петли гистерезиса

Петля гистерезиса формируется следующим образом:

1. При увеличении напряженности внешнего поля H происходит намагничивание сердечника до насыщения (участок 0-1)
2. При уменьшении H до нуля сохраняется остаточная намагниченность Br (точка 2)
3. Для размагничивания нужно приложить коэрцитивную силу Hc (точка 3)
4. Далее процесс повторяется в обратном направлении

Площадь петли гистерезиса соответствует энергии, рассеиваемой в виде тепла за один цикл перемагничивания сердечника трансформатора.

Потери на гистерезис в трансформаторе

Гистерезисные потери в трансформаторе возникают из-за необходимости затрачивать энергию на перемагничивание доменов в сердечнике при каждом изменении направления тока. Эти потери выражаются формулой:

P_г = k_гfBⁿ_mV

где:

• k_г — коэффициент, зависящий от материала сердечника
• f — частота тока
• B_m — максимальная индукция в сердечнике
• n — показатель степени (1.6-2)
• V — объем сердечника

Способы уменьшения гистерезисных потерь

Для минимизации потерь на гистерезис в трансформаторах применяются следующие методы:

• Использование магнитомягких материалов с узкой петлей гистерезиса (электротехнические стали)
• Уменьшение максимальной индукции в сердечнике
• Использование тонколистовой стали с ориентированной структурой
• Применение аморфных и нанокристаллических сплавов
• Оптимизация конструкции магнитопровода

Сравнение гистерезисных и вихревых потерь

Основные отличия гистерезисных и вихревых потерь в трансформаторе:

Параметр	Гистерезисные потери	Вихревые потери
Причина возникновения	Перемагничивание доменов	Индуцирование вихревых токов
Зависимость от частоты	Пропорциональны f	Пропорциональны f2
Зависимость от индукции	Пропорциональны Bn	Пропорциональны B2
Способы уменьшения	Подбор материала сердечника	Шихтовка магнитопровода

Влияние гистерезиса на характеристики трансформатора

Гистерезис оказывает следующее влияние на работу трансформатора:

• Снижает КПД из-за потерь энергии
• Вызывает нагрев сердечника
• Искажает форму кривой намагничивания
• Увеличивает ток холостого хода
• Ухудшает регулировочные характеристики

Поэтому минимизация гистерезисных потерь является важной задачей при проектировании современных высокоэффективных трансформаторов.

Методы измерения гистерезисных потерь

Основные методы экспериментального определения потерь на гистерезис в трансформаторах:

1. Метод ваттметра — измерение потерь холостого хода
2. Метод калориметра — измерение выделяемого тепла
3. Осциллографический метод — построение петли гистерезиса
4. Баллистический метод — измерение остаточной индукции
5. Вибрационный метод — измерение магнитострикции

Выбор метода зависит от типа и мощности исследуемого трансформатора, а также требуемой точности измерений.

Влияние температуры на гистерезисные потери

Температура оказывает сложное влияние на гистерезисные потери в трансформаторе:

• С ростом температуры уменьшается коэрцитивная сила материала
• Это приводит к сужению петли гистерезиса
• Уменьшаются потери на единицу объема сердечника
• Но возрастает удельное сопротивление стали
• Это увеличивает вихревые потери

Поэтому суммарные магнитные потери имеют сложную температурную зависимость. Как правило, существует оптимальная рабочая температура сердечника трансформатора.

Моделирование в электроэнергетике — Общие сведения о моделировании петли гистерезиса

Совершенствование электромагнитной модели силового трансформатора или измерительного трансформатора напряжения (в том числе шунтирующих и токоограничивающих реакторов) требует адекватного описания процессов, происходящих в его магнитной системе. Для этого должны быть воспроизведены гистерезисные свойства ферромагнитного материала и его поведение при произвольном законе изменения индукции (учет частотной зависимости). Ферромагнитный материал обладает способностью проводить магнитный поток (Ф), поэтому данный материал используют для создания магнитопроводов для силовых или измерительных трансформаторов. При возбуждении переменного магнитного потока в магнитопроводе электротехнических устройств происходит непрерывное циклическое перемагничивание ферромагнитного материала. Изменение намагничивания сердечника (магнитной индукции) всегда отстает от изменения величины магнитного потока (напряженности магнитного поля), создаваемого внешней обмоткой.  Это отставание магнитной индукции от напряженности магнитного поля носит название гистерезиса.

Моделирование явления гистерезиса представляет сложную задачу при создании расчетных алгоритмов, направленных на исследование процессов происходящих в электромагнитных устройствах, в конструкции которых присутствуют ферромагнитные элементы. Описание процессов в листовой холоднокатаной стали выполняется с использованием известного принципа разделения общих потерь в ферромагнетике на составляющие, обусловленные гистерезисом, макро- и микроскопическими вихревыми токами. При условии равномерности  распределения магнитного потока по сечению листа (отсутствие выраженного поверхностного эффекта) упомянутое разделение потерь эквивалентно разделению магнитного поля  на поверхности листа на три слагаемые, называемые гистерезисным полем , классическим полем  и дополнительными полем . Таким образом, напряженность магнитного поля в ферромагнетике определяется по следующему выражению (см. рис. 1):

Рис. 1. Гистерезисная петля намагничивания

Условные обозначения:

1-статическая петля гистерезиса

2-статическая петля гистерезиса + потери на вихревые токи

3-полная модель гистерезиса, которая учитывает статическую петлю гистерезиса, потери на вихревые токи и магнитную вязкость материала.

Первое слагаемое  в представленном выражении рассчитывается с использованием статической модели гистерезиса. Данный вид обусловлен процессами перемагничивания, происходящими в ферромагнитном материале, такими как смещение границ доменов ферромагнетика и вращение магнитных моментов доменов при действии внешнего магнитного поля и т.д.

Второе слагаемое  в представленном выражении называется классическим полем и зависит от вихревых потерь в стали, поэтому в литературе данное явление называют «вихревой» составляющей гистерезиса. Данное явление выражено тем резче, чем выше частота магнитного потока, и зависит от толщины листа  и удельного сопротивления материала .

При учете только двух составляющих гистерезиса ( и ), потери активной мощности в трансформаторе меньше по сравнению с экспериментально измеренными потерями. Для устранения «дефицита» потерь вводят третье слагаемое , в технической литературе данное явление получило название «вязкостный эффект». При этом удается воспроизвести так называемые аномальные или добавочные потери и добиться совпадения результатов моделирования и эксперимента в широком диапазоне частот и индукций магнитного поля.

Следует заметить, что статический гистерезис не зависит от производной частоты (см. рис.2), в силу своей природы возникновения. Динамический гистерезис («вихревая» и «вязкостная» составляющая гистерезиса), напротив, зависит от производной частоты. Таким образом, на высоких частотах увеличиваются потери в расчетной схеме (см. рис.2).

Рис. 2. Зависимость петли гистерезиса от изменения частоты

Представленная концепция позволяет моделировать магнитный гистерезис в стали магнитопровода трансформатора/реактора и исследовать процессы, которые возникают при работе силового оборудования в нормальных и аварийных режимах работы. Несмотря на то, что модели гистерезиса такого типа являются, строго говоря, не физическими, а феноменологическими, их приемлемость для сложных законов изменения магнитной индукции подтверждается рядом численных и натурных экспериментов.

Правильный учет петли гистерезиса позволяет уточнить гармонический состав тока холостого хода и броска тока намагничивания, исследовать сложные режимы включения и отключения силового трансформаторного оборудования, а также проводить качественный анализ случаев повреждения трансформаторного оборудования связанный с возникновением остаточной намагниченности или феррорезонансными явлениями.

Потери в трансформаторах

Потери энергии в стали сердечника трансформатора складываются из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи.

Потери на гистерезис можно сравнить с потерями на трение — под воздействием переменного магнитного поля магнитные домены, подобные миниатюрным магнитам, должны изменять свое направление, преодолевая силы внутреннего сцепления в ферромагнетике. Чем тверже ферромагнетик, тем больше потери на гистерезис. Эти потери за один цикл перемагничивания пропорциональны площади петли гистерезиса материала. В общем виде мощность этих потерь выражается формулой

P1 = Kг f BmnG

где Kг — гистерезисный коэффициент, значение которого зависит от сорта стали; f —частота переменного тока, Вт — амплитуда магнитной индукции; G — масса сердечника. Значение показателя степени можно считать п = 2 при Вт > 1 Т и п = 1,6 при Вт < 1 Т.

Потери на вихревые токи определяются ориентировочно на основании приближенного расчета мощности, развиваемой токами. Эдс, индуктируемую в стали переменным магнитным потоком, можно выразить через трансформаторную эдс, так как масса металла подобна некоторому короткозамкнутому витку, следовательно,

EB= 4,44 fФm =4,44 f SB Bm

здесь SB —площадь, охватываемая этим витком и пронизываемая потоком. Чем эти площадь больше, чем больше вихревые токи, создаваемые индуктируемой эдс. Мощность потерь в контуре подобного вихревого тока

PB. кон = EB2g

где g — активная проводимость этого контура. Расчет такой мощности представляет собой существенные трудности, но для качественной оценки потерь существенно лишь то, что проводимость g пропорциональна удельной проводимости у стали. Таким образом, мощность потерь на вихревые токи можно выразить следующим образом:

PB = KB f 2Bm2g G,

где KB — коэффициент вихревых токов, значение которого зависит от сорта стали и толщины листа стали.

Амплитуда магнитной индукции Вт в современных трансформаторах, как и в сердечниках большинства машин переменного тока, больше 1 Тл. Следовательно, как потери на вихревые токи, так и потери на гистерезис в них пропорциональны В2т и (SB Bm)2=Фm Таким образом, суммарные потери энергии в стали сердечника пропорциональны квадрату магнитного потока, а потери в проводниках обмотки — квадрату тока.

Практически при расчетах определяются суммарные потери в стали с помощью справочных таблиц. Например, потери в стали Э41 — 0,35 (при толщине листа 0,35 мм) при амплитуде индукции Вт = 1 Тл составляют 1,3 Вт/кг, а при Вт = 1,5 Тл они будут уже 3 Вт/кг.

1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в стали.

При разомкнутой вторичной обмотке трансформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода i0, проходящий по первичной обмотке, имеет две составляющие: активную i0a и реактивную i0р. При этом

Í = Í0a + Í0р

Реактивная составляющая называется намагничивающим током, этот ток создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Активная составляющая обеспечивает поступление в трансформатор электрической энергии, необходимой для компенсации потерь энергии в стали магнитопровода.

При холостом ходе э. д. с. Е1 практически равна питающему напряжению U1, так как падение напряжения в первичной обмотке, создаваемое небольшим током холостого хода, мало.

2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора.

Данный режим является основным рабочим для трансформатора.

Схема магнитных потоков в трансформаторе при нагрузке

Магнитный поток трансформатора определяется значением питающего напряжения U1 и практически не зависит от нагрузки. Поэтому результирующая м. д. с, создаваемая при нагрузке то- ками i1, и i2, должна оставаться такой же, как и при холостом ходе:

Ḟ1 + Ḟ2 = Ḟ0 где

F1=I1ω1 — м. д. с. первичной обмотки при нагрузке;

F2=I2ω2—м. д. с. вторичной обмотки при нагрузке;

F0=I0ω0—м. д. с. первичной обмотки при холостом ходе.

3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора.

Напряжение короткого замыкания является весьма важным эксплуатационным показателем, его выражают в процентах от U1НОМ:

uk% = (Uk / U1НОМ) 100

Установившийся ток короткого замыкания трансформатора в общем случае

Ik = Iном (100 / uk%) где Iном — номинальный ток первичной обмотки.

Векторная диаграмма реального трансформатора

Векторную диаграмму вторичной обмотки трансформатора (рис. а) строят согласно уравнению

Векторную диаграмму первичной обмотки трансформатора (рис. б) строят в соответствии с уравнением

Режим холостого хода

Холостым ходом называют такой режим, при котором к первичной обмотке трансформатора подведено номинальное напряжение при номинальной частоте, а вторичная обмотка разомкнута и ток в ней равен нулю.

При подключении к первичной обмотке трансформатора синусоидально изменяющегося напряжения в ней потечет переменный ток холостого хода

I₀. Этот ток создает м. д. с. I₀w₁ , где w₁ — число витков первичной обмотки трансформатора, последовательно соединенных между собой.

М. д. с. I₀w₁ создает магнитный поток, большая часть которого замыкается по стальному сердечнику и сцепляется с обеими обмотками трансформатора. Эту часть магнитного потока называют основным и обозначают буквой Ф. Небольшая часть магнитного потока замыкается по воздуху и сцепляется только с первичной обмоткой, не принимая участия в индуктировании э. д. с. во вторичной обмотке. Эту часть потока называют потоком рассеяния и обозначают Ф_рc (рис. 88).

Основной магнитный поток Ф индуктирует в первичной обмотке э. д. с. Е₁ и во вторичной э. д. с. Е₂.

Поток рассеяния Ф_рс1 индуктирует в первичной обмотке э. д. с. рассеяния E _рс1. При протекании тока по активному сопротивлению обмотки возникает э. д. с. активного сопротивления Е_а, направленная против тока.

Согласно уравнению равновесия э. д. с, напряжение U₁, подведенное к первичной обмотке трансформатора, уравновешивается в любой момент времени совокупностью обратных э. д. с, возникающих в этой обмотке, т. е.

Ток холостого хода состоит из двух составляющих:

а) активной, соответствующей мощности холостого хода Р₀ — I_0а , и совпадающей с вектором напряжения U₁ ;

б) реактивной, намагничивающей составляющей I_0р , которая совпадает с вектором основного магнитного потока Ф. Действующее значение тока холостого хода:

(79)

Активная составляющая тока может быть определена из формулы:

(80)

Обычно соотношение между активной составляющей тока и током холостого хода следующее:

Потери мощности при холостом ходе трансформатора незначительны. Так как ток холостого хода трансформатора мал, то потерями в меди первичной обмотки пренебрегают и считают, что мощность холостого хода идет только на покрытие потерь в стали, т. е.

Потери в стали трансформатора не зависят от его нагрузки. Они пропорциональны квадрату магнитной индукции В², так как частота в сети постоянна, т. е.

Намагничивающий ток Iη является главной составляющей тока холостого хода трансформатора I10. Этот ток является реактивным, т.е. Iη=I10p. Однако реальный трансформатор в режиме холостого хода потребляет от источника переменного тока некоторую активную мощность, так как при переменном магнитном потоке в стальном магнитопроводе возникают потери энергии от гистерезиса и вихревых токов (магнитные потери ΔPc). Поэтому ток холостого хода I10 должен иметь еще и активную составляющую , которая обеспечивает поступление в первичную обмотку мощности, компенсирующей магнитные потери (электрическими потерями в первичной обмотке в этом режиме можно пренебречь из-за малости тока холостого ход).

Объяснение гистерезисных потерь и потерь на вихревые токи в трансформаторах

Трансформатор является очень простой и основной частью электрической системы и считается наиболее эффективным из электрических компонентов машин. Если рассматривать экспериментальные модели, в которых используются сверхпроводящие обмотки, то можно говорить и о достижении КПД 99,75%. На практике обнаруживаются потери энергии в обмотках, сердечнике и окружающих конструкциях по различным причинам, как указано ниже:

1. Потери меди в сопротивлении обмотки:  Обмотки состоят из медного провода, который нагревается за счет джоулевого нагрева при протекании по ним тока . эффект При работе на более высоких частотах скин-эффект и эффект близости добавляют к потерям из-за сопротивления обмотки
2. Потери на вихревые токи:  Вихревой ток – это электрический ток, создаваемый переменным магнитным полем. Эти потери возникают из-за того, что сам сердечник состоит из проводящего материала, так что напряжение, индуцируемое в нем изменяющимся потоком, вызывает в материале циркулирующие токи. Потери на вихревые токи зависят от скорости изменения потока, а также от сопротивления пути, разумно ожидать, что эти потери будут изменяться как квадрат максимальной плотности потока и частоты. Если сердечник сплошной и состоит из ферромагнитных материалов, он фактически действует как одиночный короткозамкнутый виток. Индуцированный 9Таким образом, вихревые токи 0003 циркулируют внутри сердечника в плоскости, нормальной к потоку, и вызывают резистивный нагрев материала сердечника.
3. Гистерезисные потери:  Во время каждого цикла переменного тока ток, протекающий в прямом и обратном направлениях, попеременно намагничивает и размагничивает сердечник. Энергия теряется в каждом цикле гистерезиса внутри магнитного сердечника. Потери энергии зависят от свойств (например, коэрцитивной силы) конкретного материала сердечника и пропорциональны площади петли гистерезиса (кривая B-H).
4. Магнитострикционные потери:  Ядро подвергается незначительному физическому расширению и сжатию с каждым переменным током. цикла из-за переменного магнитного поля. Этот эффект, известный как магнитострикция, производит знакомый жужжащий звук и вызывает потери из-за фрикционного нагрева в восприимчивых сердечниках.
5. Механические потери:  Переменное магнитное поле вызывает колебания электромагнитных сил между первичной и вторичной обмотками. Они вызывают механические вибрации в близлежащих металлических конструкциях и усиливают жужжание.
6. Блуждающие потери:  Все магнитное поле, создаваемое обмоткой, не связано со вторичной обмоткой из-за рассеяния потока первичного тока. Оно может индуцировать вихревые токи в близлежащих проводящих объектах, таких как опора трансформатора, и преобразовываться в тепло, которое теряется в окружающей структуре
7. Потеря мощности из-за системы охлаждения:  Охлаждающие устройства, такие как охлаждающие вентиляторы, необходимы в масляных насосах или теплообменниках с водяным охлаждением для отвода тепла от больших силовых трансформаторов. Так как потребляемая мощность при работе системы охлаждения непроизводительна, ее учитывают как потери мощности трансформатора.

Магнитопровод трансформатора изготовлен из «холоднокатаной кремниевой стали с ориентированным зерном». Сталь является очень хорошим ферромагнитным материалом. Этот вид материалов очень чувствителен к намагничиванию. Это означает, что всякий раз, когда магнитный поток будет проходить через него, он будет вести себя как магнит. Ферромагнитные вещества имеют в своей структуре ряд доменов. Домены — это очень маленькие области в структуре материала, где все диполи параллельны одному и тому же направлению. Другими словами, домены подобны маленьким постоянным магнитам, расположенным хаотично в структуре вещества. Эти домены расположены внутри структуры материала случайным образом, так что суммарное результирующее магнитное поле указанного материала равно нулю. Всякий раз, когда к этому веществу прикладывается внешнее магнитное поле или МДС, эти случайно направленные домены располагаются параллельно оси приложенного МДС. После удаления этой внешней ММФ максимальное количество доменов снова оказывается в случайных позициях, но часть из них все равно остается в измененной позиции. Из-за этих неизменных доменов вещество постоянно слегка намагничивается. Этот магнетизм называется «Спонтанный магнетизм». Чтобы нейтрализовать этот магнетизм, необходимо приложить некоторую противоположную МДС. Магнитодвижущая сила или МДС, приложенная к сердечнику трансформатора, является переменной. Для каждого цикла из-за этого обращения домена будет выполняться дополнительная работа. По этой причине будет потребление электроэнергии, известное как Потеря гистерезиса трансформатора .

Гистерезис — это «запаздывающий» эффект плотности потока B при изменении напряженности магнитного поля H. Когда первоначально ненамагниченный ферромагнитный материал подвергается воздействию переменной напряженности магнитного поля H, плотность потока B создается материал варьируется.

Гистерезисные потери связаны с явлениями гистерезиса и являются выражением того факта, что при наличии ферромагнитного материала не вся энергия магнитного поля возвращается в цепь при удалении МДС. Это известно как потеря гистерезиса. Сердечник трансформатора подвергается переменному сила намагничивания и для каждого цикла ЭДС прослеживается петля гистерезиса.

Феномен отставания B от H называется гистерезисом. Кончик петли гистерезиса можно соединить для получения характеристик намагничивания.

• Потеря гистерезиса приводит к рассеянию энергии, что проявляется в нагреве магнитного материала. Потери энергии, связанные с гистерезисом, пропорциональны площади петли гистерезиса.
• Для устройств, возбуждаемых переменным током, петля гистерезиса повторяется каждый цикл переменного тока. Таким образом, петля гистерезиса с большой площадью часто не подходит, так как потери энергии будут значительны.
• Кремниевая сталь имеет узкую петлю гистерезиса и, следовательно, небольшие потери на гистерезис, и подходит для сердечников трансформаторов и якорей вращающихся машин.

Петля гистерезиса

Петля гистерезиса показывает взаимосвязь между плотностью наведенного магнитного потока (B) и силой намагничивания (H). Его часто называют петлей B-H.

Площадь петли гистерезиса зависит от типа материала. Площадь и, следовательно, потеря энергии для твердых материалов намного больше, чем для мягких материалов.

• Твердый материал с высокой остаточной намагниченностью и большой коэрцитивной силой.
• Мягкая сталь, обладающая большой остаточной намагниченностью и малой коэрцитивной силой.
• Феррит, представляющий собой керамическое магнитное вещество, изготовленное из оксидов железа, никеля, кобальта, магния, алюминия и маргена; гистерезис феррита очень мал.

Нарушение выравнивания доменов ферромагнитного материала вызывает затраты энергии на прохождение его через цикл намагничивания. Эта энергия проявляется в виде тепла в образце и называется Потеря гистерезиса.

Уравнение и объяснение гистерезисных потерь в трансформаторе

Определение гистерезисных потерь

Рассмотрим кольцо из ферромагнитного образца с окружностью L метр, площадью поперечного сечения ам м ² и N витков изолированного провода, как показано на рисунке. рисунок рядом, Предположим, что ток, протекающий через катушку, составляет I ампер, Намагничивающая сила, Пусть плотность потока в этот момент равна B, Следовательно, полный поток через кольцо, Φ = BXa   Wb Поскольку ток, протекающий через соленоид является переменным, поток, создаваемый в железном кольце, также имеет переменный характер, поэтому 9Индуцированная 0051 ЭДС (e′) будет выражаться как,

Согласно закону Ленца эта ЭДС индукции будет противодействовать протеканию тока, поэтому, чтобы поддерживать ток I в катушке, источник должен обеспечивать равную и противоположную ЭДС. Следовательно, приложенная ЭДС,

Энергия, затраченная за короткое время dt, в течение которого плотность потока изменилась,

Таким образом, полная работа или энергия, затраченная за один полный цикл магнетизма,

Теперь aL – это объем кольца, а H.dB – это площадь элементарной полосы кривой B – H, показанной на рисунке выше,

Следовательно, Энергия, потребляемая за цикл = объем кольца X площадь петля гистерезиса.

Потери в сердечнике

Сумма потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи называется потерями в сердечнике, поскольку обе потери происходят внутри сердечника (магнитного материала). Для данной магнитопровода с сердечником из ферромагнитного материала объем и толщина пластин постоянны и полные потери в сердечнике можно выразить следующим образом. Потери в сердечнике = потери на гистерезис + потери на вихревые токи Потери в сердечнике проще измерить с помощью ваттметра (Вт), подав питание на катушку N витка от синусоидальное напряжение известной частоты.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Электрический ток, электродвигатели, трансформаторы MS Chaudhry Потери в меди в трансформаторах, потери в сердечнике, потери на вихревые токи, испытания на вихревые токи, вихревые токи, определение гистерезиса, петля гистерезиса, потери на гистерезис, потери в железе в трансформаторе, потери в трансформаторе, потери в трансформаторе, что такое гистерезис

Предыдущий

Следующий

В чем разница между гистерезисом и потерями на вихревые токи

Ключевое различие между гистерезисом и потерями на вихревые токи заключается в том, что потери на гистерезисные токи происходят из-за изменения направления магнетизма, тогда как потери на вихревые токи возникают из-за относительного движения между проводником и магнитным полем.

В трансформаторе может быть четыре типа потерь тока, известных как резистивные потери, потери на вихревые токи, потери потока и потери тока на гистерезис. Эти потери мощности могут в конечном итоге превратиться в тепло, которое необходимо отвести от трансформатора.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое потери на гистерезис
3. Что такое потери на вихревые токи
4. Гистерезис и потери на вихревые токи в табличной форме
Что такое гистерезисные потери тока?

Гистерезисные потери тока происходят в трансформаторах из-за насыщения намагниченности в их сердечнике. В этом процессе магнитные материалы в сердечнике в конечном итоге становятся магнитно-насыщенными, когда материалы помещаются в сильное магнитное поле, такое как магнитное поле, создаваемое переменным током.

Гистерезисные потери тока можно описать как тип энергии в электрических машинах, возникающий из-за многократного намагничивания и размагничивания железного сердечника. Поток переменного тока заставляет железный сердечник намагничиваться и размагничиваться в каждом цикле. Во время каждого из этих циклов намагничивания часть энергии теряется.

Чтобы уменьшить этот тип потерь мощности, мы можем использовать материалы с меньшей площадью петли гистерезиса. Следовательно, кварцевая сталь или сталь CRGO полезна при разработке сердечника трансформатора, поскольку она имеет чрезвычайно малую площадь петли гистерезиса.

Что такое потери на вихревые токи?

Потери на вихревые токи можно описать как токовые петли, образующиеся на поверхности проводника из-за изменения магнитного потока. Этот тип потерь тока важен при индукционном нагреве, левитации, электромагнитном демпфировании и электромагнитном торможении. Мы можем свести к минимуму этот тип потерь тока, добавив прорези на поверхность проводника и ламинируя его.

Рисунок 01: Многослойный сердечник Вихревой поток

Потери на вихревые токи возникают, когда изменяющийся поток связывается с самим сердечником. Эта индуцированная ЭДС является ядром, которое может создать циркулирующий ток, известный как вихревой ток. Этот ток может вызвать потери, известные как потери на вихревые токи или потери I2R. Здесь это значение тока и R (сопротивление) пути тока.

Кроме того, величина вихревого тока может быть задана, когда вихревой ток «I» протекает через сердечник с сопротивлением «r», где он может рассеивать энергию в виде тепла, что может быть задано в уравнении мощности , мощность = I2R. Это представляет собой энергию, которая расходуется бесполезно, где она рассматривается как потери на вихревые токи или потери в железе.

В чем разница между гистерезисом и потерями на вихревые токи?

Основное различие между гистерезисными и вихретоковыми потерями заключается в том, что гистерезисные потери тока происходят из-за изменения направления магнетизма, тогда как вихревые потери возникают из-за относительного движения между проводником и магнитным полем. Кроме того, потери тока гистерезиса происходят из-за молекулярного трения в ферромагнитном материале в переменном магнитном поле, в то время как потери вихревых токов возникают из-за индукции вихревых токов в сердечнике и проводниках, удерживаемых в магнитном поле.