היסטרזיס והפסדים שוטפים

במהלך היפוך מגנטציה של חומרים מגנטיים על ידי שדה מגנטי מתחלף, אבד חלק מהאנרגיה של השדה המגנטי המעורב בהיפוך המגנטציה. חלק ספציפי מההספק, המכונה "אובדן מגנטי ספציפי", מתפזר לכל מסה ליחידה של חומר מגנטי מסוים בצורה של חום.

הפסדים מגנטיים ספציפיים כוללים הפסדים דינאמיים כמו גם הפסדי היסטריה. הפסדים דינמיים כוללים הפסדים הנגרמים כתוצאה מזרמי מערבולת (הנגרמים בחומר) וצמיגות מגנטית (מה שמכונה תופעת הלוואי המגנטית). הפסדים כתוצאה מהיסטריה מגנטית מוסברים על ידי תנועות בלתי הפיכות של גבולות התחום.

לכל חומר מגנטי אובדן היסטריזה משלו, פרופורציונאלי לתדר של שדה המגנטיזציה המגנטית, כמו גם לאזור לולאת ההיסטרזה של חומר זה.

לולאה היסטרית:

כדי למצוא את כוח האובדן הקשור בהיסטרזה ביחידת מסה (בסל"ג / ק"ג) משתמשים בנוסחה הבאה:

על מנת להפחית את הפסדי ההיסטרזה, לרוב נשתמש בשימוש בחומרים מגנטיים כאלה שכוחם הכפייתי קטן, כלומר חומרים עם לולאה היסטריתזה דקה. חומר כזה מבוטל בכדי להקל על הלחצים במבנה הפנימי, לצמצם את מספר הניתוקים והפגמים האחרים, וגם להגדיל את התבואה.

זרמי אדי גם גורמים להפסדים בלתי הפיכים. הם נובעים מהעובדה שהמגנטציה המגנטית משרה זרם בתוך חומר המגנטיזציה. הפסדים הנגרמים כתוצאה מזרמי אדמונית, בהתאמה, תלויים בהתנגדות החשמלית של חומר המגנטיזציה המגנטית ובהגדרת המעגל המגנטי.

לפיכך, ככל שההתנגדות (החומרה המוליכות) של החומר המגנטי תהיה גדולה יותר, כך ההפסדים הנגרמים כתוצאה מזרמי אדמה קטנים יותר.

הפסדים כתוצאה מזרמי אדמונית הם פרופורציונאליים לתדר של שדה המגנטיזציה המגנטית בריבוע, ולכן מעגלים מגנטיים מחומרים בעלי מוליכות חשמלית גבוהה אינם ישימים במכשירים הפועלים בתדרים גבוהים מספיק.

כדי להעריך את עוצמת הפסדי הזרם הממולא עבור מסת יחידה של חומר מגנטי (ב W / kg), השתמש בנוסחה:

 

מכיוון שאובדן הזרם הממולא תלוי בכמות ריבוע התדר, לעבודה באזור התדרים הגבוהים יש קודם כל לקחת בחשבון את אובדן הזרם המעורב.

כדי למזער את ההפסדים הללו, הם מנסים להשתמש בליבות מגנטיות עם עמידות חשמלית גבוהה יותר.

על מנת להגביר את ההתנגדות, הליבות מורכבות מכמות רב של יריעות מבודדות הדדית של חומר פרומגנטי עם התנגדות חשמלית פנימית גבוהה מספיק.

החומר המגנטי האבקתי נלחץ באמצעות דיאלקטרי כך שחלקיקים מהחומר המגנטי מופרדים זה מזה על ידי חלקיקים דיאלקטריים. אז קבלו magnetodielectrics.

אפשרות נוספת היא שימוש בפרות - קרמיקה Ferrimagnetic מיוחדת, המאופיינת בהתנגדות חשמלית גבוהה, קרוב להתנגדותם של דיאלקטרים ​​ומוליכים למחצה. למעשה, ferrites הם פתרונות מוצקים של תחמוצת ברזל עם תחמוצות של מתכות דו-משמעיות, אשר ניתן לתאר באמצעות הנוסחה הכללית:

 

עם ירידה בעובי גיליון החומר המתכתי, ההפסדים הנגרמים כתוצאה מזרמי אדמה פוחתים בהתאם. אך יחד עם זאת ההפסדים הקשורים להיסטרזה גוברים, מכיוון שעם התדלדלות העלה, גודל הגרעינים פוחת, מה שאומר שכוח הכפיה גדל.

כמעט עם התדירות הגוברת, ההפסדים בזרם המוליך גדלים יותר מאשר הפסדי ההיסטריה, ניתן לראות זאת על ידי השוואה בין שתי הנוסחאות הראשונות. ובתדירות מסוימת, הפסדים בזרם מקומם מתחילים לנצח יותר ויותר על הפסדי היסטריה.

המשמעות היא שלמרות שעובי הגיליון תלוי בתדירות העבודה, בכל זאת, עבור כל תדר, יש לבחור עובי מסוים של הגיליון עימו ממוזערים ההפסדים המגנטיים בכללותם.

בדרך כלל, חומרים מגנטיים נוטים לעכב את השינוי בהשראה המגנטית שלהם, בהתאם למשך שדה המגנטיזציה.

תופעה זו גורמת לאובדנים הקשורים להשפעה מגנטית (או מה שמכונה צמיגות מגנטית). הסיבה לכך היא האינרציה של תהליך האיתור מחדש של הדומיין. ככל שמשך השדה המגנטי המיושם קצר יותר, כך השהיה ארוכה יותר ומכאן האובדן המגנטי הנגרם על ידי "הצמיגות המגנטית", כך יותר. יש לקחת בחשבון גורם זה בעת תכנון התקנים פועמים עם ליבות מגנטיות.

אי אפשר לחשב ישירות את הפסדי ההספק כתוצאה מההשפעה המגנטית, אך ניתן למצוא אותם בעקיפין - כהבדל בין סך כל ההפסדים המגנטיים הספציפיים לסכום ההפסדים כתוצאה מזרמי מערבולת והיסטריה מגנטית:

לכן, בתהליך היפוך המגנטציה יש פיגור קל בהשראה מגנטית מעוצמת שדה המגנטיזציה המגנטית בשלב. הסיבה לכך היא שוב זרמים מפותלים, אשר על פי חוקו של לנץ מונעים שינויים בהשראה מגנטית, תופעות היסטריה ואפקט מגנטי.

זווית השהיית פאזה נקראת זווית האובדן המגנטי δm. מאפייני התכונות הדינמיות של חומרים מגנטיים מצביעים על פרמטר כזה כמו משיק זווית האובדן המגנטי tanδm.

להלן המעגל המקביל ותרשים וקטוריים לסליל טורואידי עם ליבה של חומר מגנטי, כאשר r1 הוא ההתנגדות המקבילה לכל ההפסדים המגנטיים:

נראה כי המשיק של זווית האובדן המגנטי הוא ביחס הפוך לגורם האיכות של הסליל. ניתן לפרק את האינדוקציה Bm הנובעת בתנאים אלה בחומר הניתן להמרה לשני מרכיבים: הראשון עולה בקנה אחד עם עוצמת שדה המגנט, והשני מפגר 90 מעלות מאחוריו.

המרכיב הראשון קשור ישירות לתהליכים הפיכים במהלך היפוך מגנטציה, השני לתהליכים בלתי הפיכים. משתמשים במעגלי זרם חילופין, חומרים מגנטיים מאופיינים בחיבור לפרמטר זה כמו חדירות מגנטית מורכבת: