Коэффициент полезного действия МСП

В МСП происходит двойное преобразование энергии: электромагнитное и магнитомеханическое. Каждое из них сопровождается потерями в виде выделившегося тепла.

Электромагнитное преобразованиевызывает потери в обмотке:

-потери на гистерезис;

- потери на вихревые токи.

Потери на гистерезис определяются свойствами материала МСП. Наименьшие потери на гистерезис имеют никелевые сплавы, пермаллои.

Потери на вихревые токи определяются, прежде всего, электрической проводимостью материала стержней преобразователя. Уменьшить потери на вихревые токи можно двумя способами:

1. Брать материал с высоким удельным сопротивлением.

2. Набирать пакет из тонких пластин. Для частот 16 – 44 кГц МСП изготавливают из электрически изолированных пластин толщиной 0,1 – 0,2 мм.

Магнитострикционные материалы оцениваются суммарными удельными электрическими потерями P’ (Вт/см³).

Магнитомеханическое преобразование энергии сопровождается потерями на механических колебаниях в каждом элементе системы. Механические потери складываются из потерь на внутреннее трение и потерь в элементах крепления.

Рассчитать мощность механических потерь практически невозможно. Основной причиной является нелинейность зависимости модулей упругости от величины деформации материала, технологии изготовления и подводимой электрической мощности.

Величиной электромагнитных потерь определяется электромеханическийКПД МСП:

, (2.58)

где Р_Э – подводимая к МСП мощность;

Р_ЭП – мощность электрических потерь;

Р_М – мощность магнитных потерь;

Р_а – акустическая мощность, отдаваемая в нагрузку.

Механический КПД определяется выражением:

. (2.59)

Общий электроакустический КПД МСП:

. (2.60)

Анализ схемы замещения показывает, что при определении сопротивлений акустической нагрузки электроакустический КПД имеет максимум. Величина этого максимума количественно определяется электромеханическим КПД:

. (2.61)

Максимум КПД не всегда соответствует предельной акустической мощности. Установлено что предельная акустическая мощность МСП получается за счет уменьшения КПД. Полный КПД МСП из никеля и пермендюра на частоте ~20,0 кГц составляет около 40…50 %.