Apa itu kerugian histeresis?

Apa itu Kerugian Histeresis?

Kerugian histeresis merujuk pada pemborosan energi yang terjadi pada bahan feromagnetik (seperti inti besi) akibat efek histeresis selama proses magnetisasi. Ketika medan magnet eksternal berubah, magnetisasi bahan feromagnetik tidak segera mengikuti perubahan medan magnet tersebut; alih-alih, ada penundaan. Secara khusus, ketika kekuatan medan magnet kembali ke nol, magnetisasi tidak sepenuhnya kembali ke nol tetapi membutuhkan medan magnet terbalik untuk menghilangkan magnetisasi sisa. Penundaan ini menghasilkan energi yang dibuang sebagai panas, yang dikenal sebagai kerugian histeresis.

Lingkaran histeresis adalah representasi grafis dari fenomena ini, menunjukkan hubungan antara kekuatan medan magnet (H) dan kepadatan fluks magnet (B). Luas area yang dibentuk oleh lingkaran histeresis mewakili kerugian energi per unit volume bahan untuk setiap siklus magnetisasi lengkap.

Peran Kerugian Histeresis dalam Rangkaian Magnet

Pemborosan Energi:

Dalam transformator, motor, dan perangkat elektromagnetik lainnya, inti biasanya terbuat dari bahan feromagnetik. Saat perangkat-perangkat ini beroperasi, medan magnet di dalam inti sering berubah arah dan kekuatannya. Setiap perubahan medan magnet menyebabkan kerugian histeresis, yang menghasilkan pemborosan energi berupa panas.

Pemborosan energi ini mengurangi efisiensi keseluruhan perangkat karena sebagian energi masukan terbuang untuk pemanasan inti daripada digunakan untuk pekerjaan yang dimaksud.

Kenaikan Suhu:

Panaskan yang dihasilkan oleh kerugian histeresis dapat menyebabkan suhu inti naik. Jika suhu menjadi terlalu tinggi, hal ini dapat merusak bahan isolasi, memperpendek umur peralatan, atau bahkan menyebabkan kegagalan.

Oleh karena itu, saat merancang dan memilih bahan feromagnetik, sangat penting untuk mempertimbangkan karakteristik histeresis mereka untuk meminimalkan pembuangan panas yang tidak perlu.

Dampak pada Kinerja Perangkat:

Kerugian histeresis yang tinggi dapat mengurangi efisiensi perangkat, terutama dalam aplikasi frekuensi tinggi di mana kerugian-kerugian ini sangat signifikan. Untuk meningkatkan efisiensi, bahan dengan koersivitas rendah dan kerugian histeresis rendah seperti baja silikon atau paduan amorfa sering dipilih.

Dalam beberapa kasus, desain rangkaian magnet dapat dioptimalkan untuk mengurangi frekuensi perubahan kepadatan fluks magnet, sehingga meminimalkan kerugian histeresis.

Perhitungan Kerugian Histeresis:

Kerugian histeresis dapat diperkirakan menggunakan persamaan Steinmetz:

di mana, Wh adalah kerugian histeresis per unit volume (watt per meter kubik);

kh adalah konstanta yang berkaitan dengan bahan;

f adalah frekuensi perubahan medan magnet (hertz);

Bm adalah kepadatan fluks magnet maksimum (tesla);

n adalah eksponen empiris, biasanya berkisar antara 1.6 dan 2.0.

Ringkasan

Kerugian histeresis adalah pemborosan energi yang disebabkan oleh efek histeresis pada bahan feromagnetik, yang utamanya ditunjukkan sebagai panas. Dalam rangkaian magnet, hal ini mempengaruhi efisiensi dan kenaikan suhu perangkat, sehingga pemilihan bahan dan desain harus dipertimbangkan dengan hati-hati. Dengan memilih bahan yang tepat dan mengoptimalkan desain, kerugian histeresis dapat dikurangi secara efektif, meningkatkan kinerja keseluruhan dan umur peralatan.