Потери в сердечниках, обусловленные вихревыми токами

При протекании по обмотке катушки с ферромагнитным сердечником переменного тока в последнем возбуждается переменный магнитный поток. Под действием этого потока в листах сердечника возникают вихревые токи, приводящие к нагреву сердечника.

Рассмотрим один лист такого сердечника. Пусть магнитный поток Ф направлен вдоль листа (рис.35.3). В плоскости, перпендикулярной магнитному потоку, будет индуктироваться ЭДС, которая вызовет в сердечнике вихревой ток. Вихревые токи, возникающие в листе, создают собственный магнитный поток, который согласно принципу электромагнитной инерции будет направлен встречно по отношению к потоку, вызывающему вихревые токи.

При этом активная мощность, рассеиваемая в листе, пропорциональна квадрату наведенной в листе ЭДС и обратно пропорциональна сопротивлению контура, по которому течет вихревой ток:

.

(35.1)

ЭДС, наводимые в листе, при заданной ширине лиса b, пропорциональны его толщине a, амплитудному значению магнитной индукции B_m и частоте f, т.е.

(35.2)

В свою очередь, сопротивление контура пропорционально его периметру и удельному сопротивлению материала сердечника γ. При b >> a периметр в основном определяется шириной листа и не зависит от его толщины. Отсюда

(35.3)

Из последнего выражения видно, что уменьшить потери энергии в листовых сердечниках можно двумя способами:

1) изготовлением сердечников из тонких, изолированных друг от друга листов;

2) добавлением в ферромагнитный материал примесей, увеличивающих его удельное сопротивление.

Потери в ферромагнитных сердечниках, обусловленные

Гистерезисом

Известно, что ферромагнитным материалам присуще явление гистерезиса, которое вызвано отставанием изменения магнитной индукции от изменения напряженности магнитного поля. Площадь гистерезисной петли, снятой при квазистатическом перемагничивании (когда вихревые токи практически отсутствуют) характеризует энергию, затрачиваемую на перемагничивание в единице объема ферромагнитного материала.

Потери в сердечнике, обусловленные гистерезисом, пропорциональны объему сердечника, частоте и площади петли гистерезиса.