Kako izračunati gubitak histereze u silikonskom čeliku?

Silikonski čelik, poznat i kao električni čelik, ključni je materijal u električnoj industriji zbog niskog gubitka jezgre i velike magnetske propusnosti. Jedan od značajnih čimbenika koji utječu na njegovu izvedbu je gubitak histereze. Kao dobavljač silicij -čelika, razumijevanje kako izračunati gubitak histereze neophodno je i za nas i za naše kupce. U ovom ćemo blogu istražiti detalje izračunavanja gubitka histereze u silicijskom čeliku.

Razumijevanje gubitka histereze

Gubitak histereze nastaje kada je magnetski materijal, poput silicijskog čelika, podvrgnut promjenjivom magnetskom polju. Proces magnetizacije i demagnetizacije materijala nije linearni. Kada se povećava magnetsko polje, magnetske domene u silikonskom čeliku poravnavaju se s poljem. Međutim, kad se polje smanjuje, domene se ne vraćaju u prvobitno stanje. To zaostajanje između magnetizacije i magnetskog polja naziva se histerezom. Energija koja se raspršila tijekom ovog procesa je gubitak histereze, koji se pretvara u toplinu.

Steinmetzova jednadžba za izračun gubitka histereze

Najčešće korištena metoda za izračunavanje gubitka histereze u silikonskom čeliku je Steinmetzova jednadžba. Ovu jednadžbu predložio je Charles Proteus Steinmetz 1892. godine i od tada se široko koristi. Jednadžba je sljedeća:

[P_h = k_h f b_m^{n} v]

Gdje:

• (P_H) je gubitak histereze u Watts (W).
• (K_H) je Steinmetz koeficijent histereze, koji je konstanta koja ovisi o svojstvima materijala silikonskog čelika. Različite ocjene silicijskog čelika imaju različite (k_h) vrijednosti.
• (f) je učestalost izmjeničnog magnetskog polja u Hertzu (Hz).
• (B_M) je maksimalna gustoća magnetskog toka u teslasima (t).
• (n) je Steinmetzov eksponent, koji se obično kreće od 1,5 do 2,5 za silikonski čelik.
• (V) je volumen silicijskog čelika u kubičnim metarima ((m^3)).

Određivanje Steinmetzovog koeficijenta i eksponenta

Steinmetz koeficijent (k_h) i eksponent (n) su materijal - specifični parametri. Te se vrijednosti obično određuju eksperimentalnim mjerenjima. Proizvođači silicijskog čelika često pružaju ove vrijednosti u svojim podacima o proizvodima. Na primjer, ako koristite određenu ocjenu silikonskog čelika od dobro - poznatog proizvođača, vrijednosti (k_h) i (n) u tehničkoj dokumentaciji možete pronaći.

Za eksperimentalno mjerenje ovih vrijednosti, uzorak silicijskog čelika stavlja se u magnetsko polje s poznatom frekvencijom i maksimalnom gustoćom magnetskog toka. Gubitak snage u uzorku mjeri se pomoću vatmetra. Promjenom gustoće frekvencije i magnetskog toka i bilježenjem odgovarajućih gubitaka snage može se dobiti skup podataka. Zatim, crtanjem podataka na ljestvici dnevnika - LIG -a i izvođenjem linearne regresije mogu se izračunati vrijednosti (k_h) i (n).

Primjer izračuna gubitka histereze

Pretpostavimo da imamo silikonsku čeličnu jezgru sa sljedećim parametrima:

• Koeficijent histereze Steinmetz (K_H = 200) (jedinica ovisi o sustavu korištenih jedinica, ovdje pretpostavljamo dosljedan skup SI jedinica).
• Učestalost izmjeničnog magnetskog polja (F = 50) Hz (što je standardna frekvencija snage u mnogim zemljama).
• Maksimalna gustoća magnetskog toka (B_M = 1,5) T.
• Steinmetz eksponent (n = 1,6).
• Volumen jezgre čelika silikona (v = 0,01) (m^3).

Koristeći Steinmetzovu jednadžbu (p_h = k_h f b_m^{n} v), zamjenjujemo vrijednosti:

[P_H = 200 \ Times50 \ Times (1.5)^{1.6} \ Times0.01]

Prvo, izračunajte ((1.5)^{1.6} \ približno 11.93). Zatim, (P_H = 200 \ Times50 \ Times1.93 \ Times0.01 = 193) W.

To znači da je gubitak histereze u silicijskoj čeličnoj jezgri u tim uvjetima 193 vata.

Čimbenici koji utječu na gubitak histereze

Nekoliko čimbenika može utjecati na gubitak histereze u silikonskom čeliku.

• Gustoća magnetskog toka: Kao što je prikazano u Steinmetzovoj jednadžbi, gubitak histereze proporcionalan je (b_m^{n}). Veća gustoća magnetskog toka rezultirat će većim gubitkom histereze. Stoga, u aplikacijama u kojima je minimiziranje gubitka histereze presudno, gustoća magnetskog toka treba zadržati što je moguće niže, a istovremeno ispunjavati zahtjeve za izvedbu.
• Frekvencija: Gubitak histereze izravno je proporcionalan frekvenciji izmjeničnog magnetskog polja. U visokim frekvencijskim aplikacijama, kao što su u nekim elektroničkim transformatorima i induktorima, gubitak histereze može biti značajno veći u usporedbi s primjenama niske frekvencije.
• Svojstva materijala: Sastav i mikrostruktura silikonskog čelika također utječu na gubitak histereze. Na primjer, dodavanje silicija u željezo može smanjiti gubitak histereze. Različiti proizvodni procesi, poput hladnog kotrljanja i žarenja, također mogu promijeniti strukturu zrna silikonskog čelika, što zauzvrat utječe na njegova magnetska svojstva i gubitak histereze.

Prijave u električnoj industriji

Silikonski čelik se široko koristi u električnoj industriji, a razumijevanje gubitka histereze je ključno u tim primjenama.

• Transformatori: Transformatori su jedna od najčešćih primjena silikonskog čelika. U transformatoru je jezgra izrađena od silicijskog čelika. Minimiziranje gubitka histereze u jezgri bitno je za poboljšanje učinkovitosti transformatora. Preciznim izračunavanjem gubitka histereze, dizajneri mogu odabrati odgovarajuću ocjenu silicijskog čelika i optimizirati dizajn transformatora kako bi smanjili energetski otpad.
• Električni motori: Električni motori također koriste silikonski čelik u jezgrama statora i rotora. Gubitak histereze u jezgrama može smanjiti učinkovitost motora i povećati radnu temperaturu. Izračunavanjem i minimiziranjem gubitka histereze mogu se poboljšati performanse i životni vijek motora.

Povezani proizvodi u industriji čelika

Pored silikonskog čelika, postoje i druge vrste čeličnih proizvoda koji se široko koriste u različitim industrijama. Na primjer,List s uzorkom od nehrđajućeg čelikaPopularni je izbor za ukrasne i strukturne primjene zbog jedinstvenog izgleda i dobre korozijske otpornosti.ALOY SSC - 6MO je izvrsne kvaliteteje visoka legura od nehrđajućeg čelika koja nudi izvrsnu otpornost na snagu i koroziju, što ga čini prikladnim za teška okruženja.DH32 brodska čelična pločaposebno je dizajniran za brodogradnju, s velikom žilavošću i dobrom zavarivošću.

Zaključak

Izračunavanje gubitka histereze u silikonskom čeliku važan je aspekt električne i čelične industrije. Korištenjem Steinmetzove jednadžbe i razumijevanjem čimbenika koji utječu na gubitak histereze, inženjeri i dizajneri mogu donositi informirane odluke pri odabiru silicijskog čelika za njihovu primjenu. Kao dobavljač silicij -čelika posvećeni smo pružanju proizvoda visoke kvalitete i tehničkoj podršci našim kupcima. Ako ste zainteresirani za kupnju silikonskog čelika ili imate bilo kakvih pitanja o izračunavanju gubitka histereze, slobodno nas kontaktirajte za daljnju raspravu i pregovore o nabavi.

Reference

• Steinmetz, CP (1892). "O zakonu histereze." Transakcije Američkog instituta inženjera elektrotehnike, 9, 33 - 52.
• Grover, FW (1946). Proračuni induktivnosti: Radne formule i tablice. Dover publikacije.
• Chikazumi, S. (1964). Fizika magnetizma. John Wiley & Sons.