מהי איבוד היסטרזה?

מהי איבוד היסטרזה?

איבוד היסטרזה מתייחס לפיזור האנרגיה שמתרחש בחומרים פרומגנטיים (כגון ליבות ברזל) כתוצאה מהאפקט ההיסטרי במהלך תהליך המגנטיות. כאשר השדה המגנטי החיצוני משתנה, המגנטיות של החומר הפרומגנטי אינה עוקבת מיד אחרי השינוי בשדה המגנטי; במקום זאת, יש התעצלות. בפרטי, כשחוזק השדה המגנטי חוזר לאפס, המגנטיות לא חוזרת לחלוטין לאפס אלא דורשת שדה מגנטי הפוך כדי להיפטר מהמגנטיות השארית. התעצלות זו גורמת לאנרגיה להתפזר כחום, מה שנודע כאיבוד היסטרזה.

מעגל ההיסטרזה הוא הצגה גרפית של תופעה זו, המראה את הקשר בין חוזק השדה המגנטי (H) לבין צפיפות השדה המגנטי (B). השטח הכלוא בתוך מעגל ההיסטרזה מייצג את איבוד האנרגיה לחזק נפח החומר עבור כל מחזור מלא של מגנטיות.

תפקיד האיבוד ההיסטרי בסוללות מגנטיות

איבוד אנרגיה:

במשרדי טרנספורמציה, מנועים ומכשירים אלקטרומגנטיים אחרים, הליבה היא בדרך כלל חומר פרומגנטי. ככל שהמכשירים פועלים, השדה המגנטי בתוך הליבה משתנה תכופות בכיוון ובכוח. כל שינוי בשדה המגנטי מוביל לאיבודים היסטריים, שמוביל לאיבוד אנרגיה בתפזרת כחום.

איבוד אנרגיה זה מפחית אתעילות הכוללת של המכשיר כי חלק מהאנרגיה הנכנסת מתפזרת בחימום הליבה במקום לשימוש בעבודה המתוכנת.

עלייה בטמפרטורה:

החום שנוצר מאיבודים היסטריים יכול לגרום לעליה בטמפרטורת הליבה. אם הטמפרטורה נהיה גבוהה מדי, היא יכולה להזיק לחומרים מבודדים, לקצר את חיי השימוש של הציוד או אפילו לגרום לתקלה.

לכן, בעת תכנון ובבחירת חומרים פרומגנטיים, חשוב לקחת בחשבון את מאפייני ההיסטרזה שלהם כדי להפחית את ייצור החום המיותר.

השפעה על ביצועי המכשיר:

איבודים היסטריים גבוהים יכולים להפחית אתעילות המכשיר, במיוחד באפליקציות בתדר גבוה שבהן האיבודים הללו הם משמעותיים במיוחד. כדי לשפר אתעילות, לעיתים קרובות בוחרים חומרים בעלי כפיפות נמוכה ואיבוד היסטרזה נמוך כגון פלדה סיליקונית או אלויים amorfs.

במקרים מסוימים, ניתן לשפר את תכנון המעגל המגנטי כדי להפחית את תדירות השינויים בצפיפות השדה המגנטי, ובכך להפחית את איבודי ההיסטרזה.

חישוב איבוד היסטרזה:

ניתן להעריך את איבוד ההיסטרזה באמצעות משוואת שטיינ梅茨方程的希伯来语翻译如下：

ניתן להעריך את איבוד ההיסטרזה באמצעות משוואת שטיינメッץ:

כאשר, Wh הוא איבוד ההיסטרזה לנפח יחידה (וואט למטר מעוקב);

kh הוא קבוע הקשור לחומר;

f הוא תדירות השינויים בשדה המגנטי (הרץ);

Bm הוא צפיפות השדה המגנטי המקסימלית (טסלה);

n הוא מעריך אמפירי, בדרך כלל בין 1.6 ל-2.0.

סיכום

איבוד ההיסטרזה הוא הפיזור של האנרגיה כתוצאה מהאפקט ההיסטרי בחומרים פרומגנטיים, המתבטא בעיקר כחום. בסוללות מגנטיות, הוא משפיע עלעילות ועל עלייה בטמפרטורה של המכשירים, ולכן יש לתת משקל רב לבחירת החומרים והתכנון. באמצעות בחירת חומרים מתאימים והשגת תכנונים מיטובים, ניתן להפחית בצורה יעילה את איבודי ההיסטרזה, ולהגביר את הביצועים והחיים של הציוד.