磁滞损失和涡流损失及其差异

在电机中,变化的磁场会在所有金属零件中引起涡流和铁磁芯的滞后。由于涡流造成的损失称为涡流损失,由于滞后而引起的损失称为滞后损失。在以下各节中,我们将学习涡流,磁滞,滞后现象以及详细造成的损失。您将能够理解涡流损失,磁滞损失,影响它们的因素以及减少它们的方法。

涡流

什么是涡流?

当将导体放置在不同的磁场中时,磁场会在其中诱导电流环。这些电流称为涡流。每当磁场和导体之间有相对运动时,就会诱导涡流。这种相对运动可以以变化的磁场或作用在移动导体上的恒定磁场的形式。

涡流损失和磁滞损失
资料来源:维基百科

涡流在导体本身内的圆环中流动,沿垂直于磁场的方向流动。根据ag亚博 诱导的涡流会产生另一个磁场,以应对实际磁场。该动作抵抗了导体中的实际电流流,导致热量损失。在交流电动机,交流发电机和变压器中,涡流导致核心的功率损失。

涡流的加热特性用于感应加热。涡流的其他应用包括但不限于电磁制动,金属检测,磁性悬浮,振动和位置传感以及非破坏性感应。

涡流损失

如上所述,导体和铁磁芯中的功率损失统称为涡流损失。涡流损失本质上是我2导体内导致的R损失导致导体提供的电流流动。温度升高进一步增加了这种损失。

涡流损失表达的推导

图片7-电气教室亚博vip15yb体育app网站
图:
涡流损失公式推导
图:b

为了得出涡流的公式,让我们考虑通过将薄薄的钢板结合在一起制成的固体芯(图:A)。令L为其长度,H为核心的高度。让我们从固体芯上拉出一块厚度的“τ”。图B显示了纸张的侧视图。让我们假设将板放置在垂直于板的正弦磁场“ B”中。

b = b最大限度ωt

这种不断变化的磁场会在薄板中诱导涡流。图中表示了一些涡流环:A为黄色矩形。让我们想象涡流的最外层环与原点X处于距离x的尺寸相当于金属板的尺寸。令DX为该循环的厚度。

最外面涡流环的面积= 2Hx

总通量越过循环= b最大限度2hx罪ωt = 2hx b最大限度ωt

越过环路的通量会诱导一定量的电压,这是由以下等式给出的:

\ [e = \ surd 2 \ pi f b_m_a_x \ times 2hx \]

板提供的总电阻到涡流环

\ [r_p_a_t_h = \ frac {\ rho(2H+4x)} {ldx} \] \]

由于我们正在考虑薄薄的层压板,这意味着τ很小,距离也很小。所以:

\ [r_p_a_t_h = \ frac {2H \ rho} {ldx} \] \]

有关电阻表述的详细说明,请参见:什么是阻力?

由于涡流引起的总功率损失可以根据以下公式计算出:

\ [p_e_d_d_y = \ frac {e^2} {r_p_a_t_h} = \ frac {(\ surd 2 \ pi f b_m_a_x \ times 2hxl)^2}^2} {\ frac {\ frac {2H \ rho}

\ [p_e_d_d_y = \ frac {4 \ pi ^2 f ^2 {b_m_a_x} ^2 h ^2l} {\ rho}。\ frac {\ tau ^3} {24} = \ frac {\ pi ^2 f ^2 {b_m_a_x} ^2 \ tau ^2} {6 \ rho}。{hl \ tau} \]

在上述方程式中,{hl \ tau}表示薄板的体积。为了在纸张的单位体积中找到涡流损失,

\ [p_e_d_d_y = \ frac {\ pi ^2 f ^2 {b_m_a_x} ^2 \ tau ^2} {6 \ rho} = k_e.f ^2 {b_m_a_a_x}

涡流损失的公式

在上面的一节中,我们得出了一个单位钢体积中涡流损失的公式。涡流造成的总损失可以从以下公式中得出:

\ [p_e = k_e.f ^2 {b_m_a_x} ^2 \ tau ^2 .v \]

在哪里,

  • ke是涡流常数。
  • b最大限度是最大通量密度。
  • F是诱导电压的频率。
  • v是材料的体积。

从上面的表达式可以理解,涡流损耗与板的频率,磁通密度和厚度直接成正比。

减少涡流损失

从上面的方程式可以理解,涡流损失与板厚度的平方成正比。因此,通过使用薄的电绝缘板堆叠在一起形成芯而不是实心,可以减少变压器,电动机和交流发电机中的涡流损耗。yb体育app网站通过这样做,可以降低涡流,并且可以增加对涡流的电阻,这最终将导致机器中的核心损失较低。

滞后

什么是滞后作用?

滞后是铁磁物质中分子无法根据所施加的磁场的变化来快速改变其磁化。例如,如果将铁磁材料放置在交替的磁场中,则该材料中的磁化将遵循如下所示的路径:

磁滞循环
图片来源:高物理学

磁滞损失

磁滞会导致电机铁磁芯的能量损失。这是因为交替的电流不断地改变其流动方向,因此是它们产生的磁场的方向。这迫使核心中的分子移动以在正确的方向上改变其对准。在这种运动过程中,这些分子相互碰撞并引起摩擦和热量。由于核心分子的摩擦而引起的能量损失称为磁滞损失。

除此之外,AC功率产生的磁场后面的核心滞后磁化。核心的磁化通常遵循上图中所示的曲线。

Steinmetz的磁滞损失的经验公式

德国裔美国电气工程师查尔斯·斯坦梅茨(Charles Steinmetz)yb体育app网站亚搏体育app网对不同的铁磁材料进行了几项实验,并为分析计算磁滞性损失创造了经验公式。

\ [p_h = k_h f {b_m_a_x} ^nv \]

kH是铁磁材料的滞后系数,F是赫兹的电源频率,b最大限度是Weber/M的最大通量密度2M和M的铁磁材料的体积3。如您所见,磁滞损失随频率的增加而增加。这在很大程度上取决于核心的材料。

磁滞损失与涡流损失之间的差异

磁滞损失与涡流损失之间的主要区别在下面:

财产 磁滞损失 涡流损失
现象 磁滞损失是由于在交替的磁场下的铁磁物质中的分子摩擦而引起的。 由于磁场中芯和导体中涡流的诱导诱导,涡流损失US引起。
公式 快速损失的公式 涡流损失的公式
发生在 磁滞损失发生在电机的核心中。 涡流损失发生在电动机的核心,导体和主体中。

外部参考:

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