A szilícium acél, más néven elektromos acél, az alacsony magveszteség és a nagy mágneses permeabilitás miatt kritikus anyag az elektromos iparban. A teljesítményét befolyásoló egyik jelentős tényező a hiszterézis veszteség. Szilícium acél szállítójaként elengedhetetlen a hiszterézis -veszteség kiszámítása mindannyiunk, mind ügyfeleink számára. Ebben a blogban belemerülünk a szilícium acél hiszterézis veszteségének kiszámításának részleteibe.
A hiszterézis veszteség megértése
A hiszterézis veszteség akkor fordul elő, amikor egy mágneses anyag, például a szilícium acél, változó mágneses mezőnek van kitéve. Az anyag mágnesezési és demagnetizációs folyamata nem lineáris. Amikor a mágneses mező növekszik, a szilícium acél mágneses domének igazodnak a mezőhöz. Ha azonban a mező csökken, a domainek nem térnek vissza azonnal az eredeti állapotukba. Ezt a mágnesezés és a mágneses mező közötti késést hiszterézisnek nevezzük. A folyamat során eloszlatott energia a hiszterézis veszteség, amelyet hőre alakítanak.
Steinmetz egyenlete a hiszterézis veszteség kiszámításához
A szilícium acél hiszterézis -veszteségének kiszámításának leggyakrabban használt módszere a Steinmetz egyenlete. Ezt az egyenletet Charles Proteus Steinmetz javasolta 1892 -ben, és azóta széles körben használják. Az egyenlet a következő:
[P_h = k_h f b_m^{n} v]
Ahol:
- (P_H) a watt (W) hiszterézis vesztesége.
- (K_H) a Steinmetz hiszterézis együtthatója, amely állandó, amely a szilícium acél anyag tulajdonságaitól függ. A különböző fokú szilícium acél (K_H) értékek eltérnek.
- (F) a váltakozó mágneses mező frekvenciája a Hertz -ben (Hz).
- (B_M) a maximális mágneses fluxussűrűség a Teslasban (T).
- (n) a Steinmetz exponens, amely általában 1,5 és 2,5 között mozog a szilícium acélhoz.
- (V) A szilícium acél köbméterben ((m^3)).
A Steinmetz együttható és az exponens meghatározása
A SteinMetz együttható (K_H) és az exponens (N) anyag -specifikus paraméterek. Ezeket az értékeket általában kísérleti mérésekkel határozzák meg. A Szilícium acél gyártói ezeket az értékeket gyakran adják a termék -adatlapjukban. Például, ha egy jól ismert gyártótól egy adott fokozatú szilícium acélt használ, akkor a (K_H) és (N) értékeket a műszaki dokumentációban találja meg.
Ezen értékek kísérletileg történő méréséhez a szilícium acélból készült mintát egy ismert frekvenciával és maximális mágneses fluxussűrűséggel rendelkező mágneses mezőbe helyezzük. A mintában lévő energiaveszteséget wattmérővel mérjük. A frekvencia és a mágneses fluxus sűrűségének megváltoztatásával, valamint a megfelelő energiaveszteség rögzítésével egy adatpontot lehet beszerezni. Ezután az adatok naplók - log skálán történő ábrázolásával és lineáris regresszió végrehajtásával kiszámíthatók a (k_h) és (n) értékek.
Példa a hiszterézis veszteség kiszámítására
Tegyük fel, hogy van egy szilícium acélmagunk a következő paraméterekkel:
- A Steinmetz hiszterézis együtthatója (K_H = 200) (az egység a használt egységek rendszerétől függ, itt feltételezzük, hogy a Si egységek következetes halmazát).
- A váltakozó mágneses mező (F = 50) Hz frekvenciája (ami sok országban a szokásos teljesítmény gyakorisága).
- A maximális mágneses fluxus sűrűség (B_M = 1,5) T.
- A Steinmetz exponens (n = 1,6).
- A szilícium acélmag térfogata (v = 0,01) (M^3).
Steinmetz egyenletének felhasználásával (p_h = k_h f b_m^{n} v) helyettesítjük az értékeket:
[P_H = 200 \ Times50 \ Times (1,5)^{1.6} \ Times0.01]
Először számolja ki ((1.5)^{1.6} \ kb. Ezután (P_H = 200 \ Times50 \ Times1.93 \ Times0.01 = 193) W.
Ez azt jelenti, hogy a szilícium acélmag hiszterézis vesztesége ilyen körülmények között 193 watt.
A hiszterézis veszteséget befolyásoló tényezők
Számos tényező befolyásolhatja a szilícium acél hiszterézis veszteségét.
- Mágneses fluxussűrűség: A Steinmetz egyenletében látható módon a hiszterézis veszteség arányos a (b_m^{n}). A magasabb mágneses fluxussűrűség magasabb hiszterézis veszteséget eredményez. Ezért azokban az alkalmazásokban, ahol a hiszterézis veszteség minimalizálása döntő jelentőségű, a mágneses fluxus sűrűségét a lehető legalacsonyabbnak kell tartani, miközben továbbra is teljesíti a teljesítménykövetelményeket.
- Frekvencia: A hiszterézis veszteség közvetlenül arányos a váltakozó mágneses mező gyakoriságával. A magas frekvenciájú alkalmazásokban, például néhány elektronikus transzformátorban és induktorban, a hiszterézis veszteség szignifikánsan magasabb lehet az alacsony frekvenciájú alkalmazásokhoz képest.
- Anyagi tulajdonságok: A szilícium acél összetétele és mikroszerkezete szintén befolyásolja a hiszterézis veszteséget. Például a szilícium hozzáadása vashoz csökkentheti a hiszterézis veszteséget. Különböző gyártási folyamatok, például a hideghengerelés és az izzítás, megváltoztathatják a szilícium acél gabonaszerkezetét is, ami viszont befolyásolja annak mágneses tulajdonságait és hiszterézis veszteségét.
Alkalmazások az elektromos iparban
A szilícium acélt széles körben használják az elektromos iparban, és ezekben az alkalmazásokban elengedhetetlen a hiszterézis veszteség megértése.
- Transzformátorok: A transzformátorok a szilícium acél egyik leggyakoribb alkalmazása. Egy transzformátorban a mag szilícium acélból készül. A magban a hiszterézis veszteség minimalizálása elengedhetetlen a transzformátor hatékonyságának javításához. A hiszterézis -veszteség pontos kiszámításával a tervezők kiválaszthatják a megfelelő fokú szilícium acélt, és optimalizálhatják a transzformátor kialakítását az energiahulladék csökkentése érdekében.
- Elektromos motorok: Az elektromos motorok szilícium acélt is használnak az állórész és a forgórész magjukban. A magok hiszterézis -vesztesége csökkentheti a motor hatékonyságát és növelheti az üzemi hőmérsékletet. A hiszterézis veszteség kiszámításával és minimalizálásával javítható a motor teljesítménye és élettartama.
Kapcsolódó termékek az acéliparban
A szilícium acélon kívül vannak más típusú acéltermékek is, amelyeket széles körben használnak a különböző iparágakban. Például,Mintás rozsdamentes acéllemeznépszerű választás a dekoratív és szerkezeti alkalmazásokhoz egyedi megjelenése és jó korrózióállóság miatt.ALOY SSC - A 6MO kiváló minőségűegy nagy teljesítményű rozsdamentes acél ötvözet, amely kiváló szilárdságú és korrózióállóságot kínál, ami alkalmassá teszi a durva környezetet.DH32 hajó acéllemezkifejezetten a hajógyártáshoz tervezték, nagy keménységgel és jó hegesztéssel.
Következtetés
A szilícium acél hiszterézis -veszteségének kiszámítása az elektromos és acélipar fontos szempontja. A Steinmetz egyenletének felhasználásával és a hiszterézis veszteségét befolyásoló tényezők megértésével a mérnökök és a tervezők megalapozott döntéseket hozhatnak, amikor alkalmazásaikhoz szilícium acélt választanak. Szilícium acél szállítójaként elkötelezettek vagyunk a magas színvonalú termékek és műszaki támogatás biztosítása mellett ügyfeleink számára. Ha érdekli a szilícium acél vásárlása, vagy bármilyen kérdése van a hiszterézis veszteség kiszámításával kapcsolatban, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot további megbeszélés és beszerzési tárgyalásokért.
Referenciák
- Steinmetz, CP (1892). "A hiszterézis törvényéről." Az Amerikai Elektromos Mérnökök Intézetének tranzakciói, 9, 33 - 52.
- Grover, FW (1946). Induktivitás számítások: Munka képletek és táblák. Dover Publications.
- Chikazumi, S. (1964). A mágnesesség fizikája. John Wiley & Sons.
