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磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的_涡流损耗与磁滞损耗有什么区别?

磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的_涡流损耗与磁滞损耗有什么区别?

涡流损耗和磁滞损耗有什么区别?涡流损耗是指当导体中存在交变磁场时,根据电磁感应定律,导体中会产生感应电流,这个电流在导体中流动产生焦耳热,使导体发热而引起损耗,称为涡流损耗。磁滞损耗是由磁化器的磁滞回线的面积不为0引起的。磁滞回线包围的面积越大,磁滞损耗越大。磁滞损耗将导致磁化器发热。

另外,涡流损耗和磁滞损耗属于铁损。涡流损耗和磁滞损耗都只发生在交变磁场中。

涡流损耗体现在磁场在导体中产生涡流,电流(涡流)通过有电阻的导体产生热能。

磁滞损耗是由磁芯内部磁畴高速旋转过程中的摩擦引起的,最终也体现为热能。

涡流损耗概括了导体在非均匀磁场中运动或处于时变磁场中时,导体中感应电流引起的能量损失,称为涡流损耗。导体内部形成的闭合电流线的线圈称为涡流(也叫傅科电流)。

涡流损耗相关因子涡流损耗与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。

涡流损耗的计算应以导体中电磁场的方程为基础,结合具体问题的上述因素。

产生涡电流的原因是当线圈回路中的磁通量发生变化时,线圈中会产生感应电动势,回路中也会产生感应电流(通过线圈的磁通量发生变化时会产生感应电动势)。如果将导体置于变化的磁场中或相对于磁场运动,由于导体内部可以形成闭合回路,通过回路的磁通量发生变化,所以导体中也会产生感应电流,这些电流会在导体中自动闭合成旋涡状,所以称为涡流,简称涡电流。

涡流效应的优缺点如图(a)所示。因为导体电阻很小,涡流一般很大。由于电流的热效应,涡流会使导体发热,消耗能量,所以涡流有时是有害的。比如变压器、电动机、发电机中的交流磁场会在铁芯中产生涡流,也就是铁芯发热,会造成设备中的损耗(俗称铁损)和发热,温度升高绝缘材料容易老化,缩短变压器、电动机、发电机的使用寿命,甚至损坏。

涡流在各种电机和变压器中是有害的,但也可以使用。比如工厂里合金熔炼常用的高频感应炉,就是利用金属导体块中产生的涡流来熔化金属。

电气测量仪器要求指针的摆动迅速停止,以便快速读出读数(如电流表、电压表等。).为了达到这个目的,电流表的线圈要绕在铝框上。当被测电流通过线圈时,线圈带动指针和铝框一起转动。铝框在磁场中旋转时,产生涡流,磁场对这个涡流的作用力阻碍了它们的摆动,于是指针快速稳定地指向读数位置,这就是涡流效应的应用。电阻尼也常用于电力机车的电磁制动器。

磁滞损耗引起的磁滞现象是指铁磁性物理材料(如铁)在磁化和退磁过程中,铁磁性材料的磁化强度不仅取决于外界磁场强度,还取决于原始磁化强度的现象。当外部磁场作用于铁磁性材料时,其原子的偶极子根据外部磁场自行排列。即使去掉外加磁场,部分排列仍然存在:此时,材料被磁化。O

在铁磁材料中,磁场强度(H)和磁感应强度(B)之间的关系是非线性的。如果场强增强,两者的关系会上升到一条曲线的某一点。达到这一点后,即使场强H继续增加,磁感应强度B也不会增加。这种情况称为磁饱和。

之后,如果磁化场减小,磁化曲线没有从B点沿原来的初始磁化曲线返回,说明磁化m的变化滞后于h的变化,当h减小到零时,m不是零,而是等于剩余磁化Mr,要将m减小到零,必须加上反向磁化场,当反向磁化场加强到-Hcm时,m为零,Hcm称为矫顽力。

所以铁磁材料在重复磁化过程中磁场强度(H)与磁感应强度(B)的关系曲线如下图所示,称为磁滞回线。

可以看出,磁滞损耗表明一部分电磁能在磁化过程中不可逆地转化为热能。在准静态重复磁化过程中,交变磁场磁化的单位体积铁磁体的磁滞损耗与磁滞回线包围的面积成正比,即H dB。如果交变磁场的频率为f,那么每单位时间和体积的磁滞损耗为f HdB.

电气设备的铁芯损耗一般由磁滞损耗和涡流损耗组成。为了尽量减小磁滞损耗的影响,减少相关的能量损耗,采用低矫顽力和磁滞损耗的铁磁物质,如坡莫合金(铁镍合金,导磁合金)。

标签:导体磁场损耗


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