Apakah kerugian histeresis?

Apakah Kerugian Histeresis?

Kerugian histeresis merujuk kepada disipasi tenaga yang berlaku dalam bahan feromagnetik (seperti inti besi) disebabkan oleh kesan histeresis semasa proses pemagnetan. Apabila medan magnet luaran berubah, magnetisasi bahan feromagnetik tidak segera mengikut perubahan medan magnet tersebut; sebaliknya, terdapat lag. Secara khusus, apabila kekuatan medan magnet kembali ke sifar, magnetisasi tidak sepenuhnya kembali ke sifar tetapi memerlukan medan magnet songsang untuk menghapuskan magnetisasi sisa. Lag ini menyebabkan tenaga disipasi sebagai haba, yang dikenali sebagai kerugian histeresis.

Lengkungan histeresis adalah representasi grafik fenomena ini, menunjukkan hubungan antara kekuatan medan magnet (H) dan ketumpatan fluks magnet (B). Kawasan yang dikepung oleh lengkungan histeresis mewakili kerugian tenaga per unit isipadu bahan untuk setiap kitaran pemagnetan yang lengkap.

Peranan Kerugian Histeresis dalam Litar Magnet

Kerugian Tenaga:

Dalam transformer, motor, dan peranti elektromagnetik lain, inti biasanya dibuat daripada bahan feromagnetik. Semasa peranti-peranti ini beroperasi, medan magnet dalam inti sering berubah arah dan kekuatan. Setiap perubahan medan magnet membawa kepada kerugian histeresis, menyebabkan tenaga disipasi sebagai haba.

Kerugian tenaga ini mengurangkan kecekapan keseluruhan peranti kerana sebahagian tenaga input terbuang dalam pemanasan inti daripada digunakan untuk kerja yang dimaksudkan.

Penokokan Suhu:

Haba yang dihasilkan oleh kerugian histeresis boleh menyebabkan suhu inti meningkat. Jika suhu menjadi terlalu tinggi, ia mungkin merosakkan bahan-bahan pengasingan, mengurangkan jangka hayat peralatan, atau bahkan menyebabkan kegagalan.

Oleh itu, semasa merancang dan memilih bahan feromagnetik, penting untuk mempertimbangkan ciri-ciri histeresis mereka untuk mengurangkan penghasilan haba yang tidak perlu.

Impak terhadap Prestasi Peranti:

Kerugian histeresis yang tinggi boleh mengurangkan kecekapan peranti, terutamanya dalam aplikasi frekuensi tinggi di mana kerugian-kerugian ini sangat signifikan. Untuk meningkatkan kecekapan, bahan dengan koersiviti rendah dan kerugian histeresis rendah seperti besi silikon atau aloi amorfa sering dipilih.

Dalam beberapa kes, reka bentuk litar magnet boleh dioptimumkan untuk mengurangkan frekuensi perubahan ketumpatan fluks magnet, dengan demikian mengurangkan kerugian histeresis.

Pengiraan Kerugian Histeresis:

Kerugian histeresis boleh dianggarkan menggunakan persamaan Steinmetz:

di mana,Wh adalah kerugian histeresis per unit isipadu (watt per meter padu);

kh adalah pemalar berkaitan dengan bahan;

f adalah frekuensi perubahan medan magnet (hertz);

Bm adalah ketumpatan fluks magnet maksimum (tesla);

n adalah eksponen empirikal, biasanya berkisar antara 1.6 hingga 2.0.

Ringkasan

Kerugian histeresis adalah disipasi tenaga yang disebabkan oleh kesan histeresis dalam bahan feromagnetik, yang utamanya bermuncul sebagai haba. Dalam litar magnet, ia mempengaruhi kecekapan dan penokokan suhu peranti, jadi perhatian yang teliti perlu diberikan kepada pemilihan bahan dan reka bentuk. Dengan memilih bahan yang sesuai dan mengoptimumkan reka bentuk, kerugian histeresis boleh dikurangkan dengan efektif, meningkatkan prestasi keseluruhan dan jangka hayat peralatan.