Kiertohäviöt

Kiertohäviöt, eli eddy current losses, ovat sähkömagneettisessa laitteistossa esiintyviä häviöitä, joita syntyy johtavassa materiaalissa, kun siihen kohdistuva muuttuva magneettikenttä indusoi suljettuja virtoja. Pyöreät virtapiirit kuluttavat tehoa ja aiheuttavat lämpenemistä, mikä näytetään laitteiden lämmöntuontina. Kiertohäviöt ovat keskeinen osa ydinhäviöitä muuntajissa, moottoreissa ja generaattoreissa.

Synty ja vaikutus: Muuttuva magneettikenttä saa johtavassa aineessa aikaan sisäisiä virtoja, jotka kiertävät muodostettavissa silmukoissa. Nämä virrat kasvattavat tehontarvetta I²R-lämmön muodossa ja siten heikentävät laitteen hyötysuhdetta. Häviöt kasvavat, kun taajuus ja magneettikentän vaihtelun voimakkuus kasvavat, ja ne riippuvat myös materiaalin sähköjohtavasta ominaisuudesta. Käytännössä kiertohäviöt ovat erityisen merkittäviä siinä, missä magneettikenttä muuttuu nopeasti tai materiaali on erittäin johtavaa. Ilmiö näkyy myös skinsynän seurauksena, jolloin virtojen jakautuminen Korkeilla taajuuksilla on rajoitettua ja häviöt voivat lisääntyä.

Ehkäisy ja hallinta: Kiertohäviöitä vähennetään laminoimalla magneettiset ytimet, jolloin virtavirtarenkaat katkotaan kerrosten väleihin ja virtojen muodostuminen estetään. Käytetään myös korkeaa resistiiviyttä omaavia tai eristettyjä materiaaleja sekä materiaaleja, jotka soveltuvat korkeille taajuuksille. Suunnittelussa optimoidaan magneettisen polun geometria ja käytetään sopivia materiaaleja, jotta kiertovirtojen aiheuttama häviö pienenee. Kiertohäviöt muodostavat korkean huomion ydinhäviöissä, ja niiden hallinta on keskeistä sähkömoottorien, muuntajien ja generaattorien suorituskyvyn ja energiatehokkuuden kannalta.

Esimerkit: muuntajat, sähkömoottorit ja generaattorit sekä muita vaihtovirtajärjestelmiä, joissa muuttuva magneettikenttä ja johtava ydin ovat oleellisia.