چه چیزی بازماندگی اتلاف است

چهارچوب گیراژ چیست؟

گیراژ اشاره به تلف شدن انرژی در مواد فرومغناطیسی (مانند هسته‌های آهن) به دلیل اثر گیراژ در طول فرآیند مغناطیس‌سازی دارد. وقتی میدان مغناطیسی خارجی تغییر می‌کند، مغناطیس‌شدن ماده فرومغناطیسی فوراً با تغییرات میدان مغناطیسی همراه نمی‌شود؛ بلکه تأخیری وجود دارد. به طور خاص، وقتی قدرت میدان مغناطیسی به صفر برمی‌گردد، مغناطیس‌شدن کاملاً به صفر برنمی‌گردد و نیاز به یک میدان مغناطیسی معکوس برای حذف مغناطیس‌شدن باقی‌مانده دارد. این تأخیر منجر به تلف شدن انرژی به صورت گرما می‌شود که به آن گیراژ گفته می‌شود.

حلقه گیراژ یک نمایش گرافیکی از این پدیده است که رابطه بین قدرت میدان مغناطیسی (H) و چگالی شار مغناطیسی (B) را نشان می‌دهد. مساحت محصور شده توسط حلقه گیراژ نشان‌دهنده تلفات انرژی بر واحد حجم ماده برای هر چرخه کامل مغناطیس‌سازی است.

نقش گیراژ در مدارهای مغناطیسی

تلفات انرژی:

در ترانسفورماتورها، موتورها و سایر دستگاه‌های الکترومغناطیسی، هسته معمولاً از ماده فرومغناطیسی ساخته شده است. با عملکرد این دستگاه‌ها، میدان مغناطیسی در داخل هسته به طور مکرر جهت و قدرت خود را تغییر می‌دهد. هر تغییر در میدان مغناطیسی منجر به تلفات گیراژ می‌شود که نتیجه آن تلف شدن انرژی به صورت گرما است.

این تلفات انرژی کارایی کلی دستگاه را کاهش می‌دهد زیرا بخشی از انرژی ورودی در گرم کردن هسته تلف می‌شود و نه برای کار مورد نظر استفاده می‌شود.

افزایش دمایی:

گرما تولید شده به دلیل تلفات گیراژ می‌تواند دمای هسته را افزایش دهد. اگر دما خیلی بالا برود، ممکن است مواد عایق‌بندی را آسیب ببیند، عمر مفید تجهیزات را کاهش دهد یا حتی باعث خرابی شود.

بنابراین، در طراحی و انتخاب مواد فرومغناطیسی، لازم است که مشخصات گیراژ آن‌ها را در نظر گرفته تا تولید گرما غیر ضروری کمینه شود.

تأثیر بر عملکرد دستگاه:

تلفات گیراژ بالا می‌تواند کارایی دستگاه را کاهش دهد، به ویژه در کاربردهای با فرکانس بالا که این تلفات بسیار قابل توجه هستند. برای بهبود کارایی، معمولاً مواد با کوئرسیویت کم و تلفات گیراژ کم مانند فولاد سیلیسی یا آلیاژهای آمورف انتخاب می‌شوند.

در برخی موارد، می‌توان طراحی مدار مغناطیسی را بهینه کرد تا فرکانس تغییرات چگالی شار مغناطیسی کاهش یابد و در نتیجه تلفات گیراژ کمینه شود.

محاسبه تلفات گیراژ:

تلفات گیراژ می‌تواند با استفاده از معادله استاینمتز تخمین زده شود:

که در آن، Wh تلفات گیراژ بر واحد حجم (وات بر متر مکعب) است؛

kh یک ثابت مرتبط با ماده است؛

f فرکانس تغییرات میدان مغناطیسی (هرتز) است؛

Bm چگالی شار مغناطیسی ماکسیمم (تسلا) است؛

n یک نمای تجربی است که معمولاً بین 1.6 و 2.0 متغیر است.

خلاصه

گیراژ تلفات انرژی ناشی از اثر گیراژ در مواد فرومغناطیسی است که عمدتاً به صورت گرما ظاهر می‌شود. در مدارهای مغناطیسی، این تلفات تأثیری بر کارایی و افزایش دمای دستگاه‌ها دارد، بنابراین باید در انتخاب مواد و طراحی دقت کرد. با انتخاب مواد مناسب و بهینه‌سازی طراحی‌ها، می‌توان تلفات گیراژ را مؤثر کاهش داد و عملکرد و عمر مفید تجهیزات را بهبود بخشید.