التباطؤ والخسائر الدوامة الحالية

أثناء انعكاس مغنطة المواد المغناطيسية بواسطة مجال مغنطيسي متناوب ، يتم فقد جزء من طاقة المجال المغنطيسي المتضمن في انعكاس المغنطة. يتم تبديد جزء معين من الطاقة ، والذي يسمى "فقدان مغناطيسي محدد" ، لكل وحدة كتلة لمادة مغناطيسية معينة في شكل حرارة.

وتشمل الخسائر المغناطيسية المحددة الخسائر الديناميكية وكذلك فقدان التباطؤ. تشمل الخسائر الديناميكية الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامية (المستحثة في المادة) واللزوجة المغناطيسية (ما يسمى التأثير المغناطيسي اللاحق). يتم تفسير الخسائر الناتجة عن التباطؤ المغناطيسي عن طريق حركات لا رجعة فيها لحدود المجال.

كل مادة مغنطيسية لها خسارة تباطؤ خاصة بها تتناسب مع تواتر مجال مغنطة مغنطة ، وكذلك مساحة حلقة التباطؤ لهذه المادة.

حلقة التباطؤ:

للعثور على قوة الخسائر المرتبطة بعملية التباطؤ في وحدة الكتلة (بالوزن / كجم) ، يتم استخدام الصيغة التالية:

لتقليل فقد التباطؤ ، غالبًا ما تلجأ إلى استخدام مثل هذه المواد المغناطيسية ، التي تكون قوتها القسرية صغيرة ، أي مواد ذات حلقة تباطؤ رقيقة. يتم صلب هذه المواد لتخفيف الضغوط في الهيكل الداخلي ، وتقليل عدد الخلع والعيوب الأخرى ، وكذلك تكبير الحبوب.

تيارات الدوامة تسبب أيضًا خسائر لا رجعة فيها. إنها ناتجة عن حقيقة أن مغنطة مغنطة تحفز تيارًا داخل مادة مغنطة. تعتمد الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامية ، على التوالي ، على المقاومة الكهربائية للمواد الممغنطة الممغنطة وعلى تكوين الدائرة المغناطيسية.

وبالتالي ، كلما زادت مقاومة (أسوأ الموصلية) من المواد المغناطيسية ، أصغر ستكون الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامية.

تتناسب الخسائر الناتجة عن التيارات الدوامية مع تواتر حقل مغنطيسي ممغنط ، لذلك فإن الدوائر المغناطيسية المصنوعة من مواد ذات الموصلية الكهربائية العالية لا تنطبق في الأجهزة التي تعمل بترددات عالية بما فيه الكفاية.

لتقدير قوة خسائر التيار الدوامي لكتلة وحدة من المواد المغناطيسية (بوحدة وزن / كجم) ، استخدم الصيغة:

 

نظرًا لأن الخسائر الناتجة عن التيارات الدوامية تعتمد كمياً على مربع التردد ، لكي تعمل في المنطقة ذات التردد العالي ، من الضروري أولاً وقبل كل شيء مراعاة الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامية.

لتقليل هذه الخسائر ، يحاولون استخدام النوى المغناطيسية ذات المقاومة الكهربائية العالية.

من أجل زيادة المقاومة ، يتم تجميع النوى من عدد وافر من الصفائح المنعزلة بشكل متبادل من المواد المغناطيسية مع مقاومة كهربائية داخلية عالية بما فيه الكفاية.

يتم ضغط المواد المغناطيسية المسحوقة بعازل كهربائي بحيث يتم فصل جزيئات المادة المغناطيسية عن بعضها البعض بواسطة جزيئات عازلة. حتى الحصول على المغناطيسية الكهربائية.

هناك خيار آخر يتمثل في استخدام الفريتات - وهو السيراميك المغنطيسي الخاص ، الذي يتميز بمقاومة كهربائية عالية ، على مقربة من مقاومة العزل الكهربائي وأشباه الموصلات. في الواقع ، فإن الفريت هي محاليل صلبة من أكسيد الحديد مع أكاسيد بعض المعادن ثنائية التكافؤ ، والتي يمكن وصفها بالصيغة المعممة:

 

مع انخفاض في سمك ورقة من المواد المعدنية ، فإن الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامة تنخفض وفقا لذلك. ولكن في الوقت نفسه ، تزداد الخسائر المرتبطة بالتباطؤ ، لأنه مع ترقق الورقة ، يقل حجم الحبوب أيضًا ، مما يعني أن القوة القسرية تنمو.

مع ازدياد التردد ، تزيد خسائر الدوامة الحالية أكثر من خسائر التباطؤ ، ويمكن ملاحظة ذلك من خلال مقارنة الصيغتين الأوليين. وعلى تردد معين ، تبدأ خسائر التيار الدوامي في الانتصار بشكل متزايد على خسائر التباطؤ.

هذا يعني أنه على الرغم من أن سمك الورقة يعتمد على تردد العمل ، ومع ذلك ، لكل تردد ، يجب اختيار سمك معين من الورقة التي سيتم تقليل الخسائر المغناطيسية ككل.

عادة ، تميل المواد المغناطيسية إلى تأخير التغير في الحث المغنطيسي الخاص بها ، وهذا يتوقف على مدة مجال المغنطة.

هذه الظاهرة تسبب خسائر مرتبطة بعد الأثر المغناطيسي (أو ما يسمى اللزوجة المغناطيسية). هذا بسبب القصور الذاتي لعملية إعادة تشكيل المجال. كلما كانت مدة الحقل المغناطيسي المطبق أقصر ، كلما زاد التأخير ، وبالتالي فقد المغناطيسية الناتجة عن "اللزوجة المغناطيسية" ، أكثر. يجب مراعاة هذا العامل عند تصميم الأجهزة النبضية ذات النوى المغناطيسية.

لا يمكن حساب خسائر الطاقة الناتجة عن التأثير المغناطيسي مباشرة ، ولكن يمكن العثور عليها بشكل غير مباشر - حيث أن الفرق بين إجمالي الخسائر المغناطيسية المحددة ومجموع الخسائر الناتجة عن التيارات الدوامية والتخلف المغناطيسي:

لذلك ، في عملية انعكاس المغنطة ، هناك تأخر طفيف في الحث المغناطيسي من شدة مجال مغنطة التمغنط في الطور. والسبب في ذلك هو التيارات الدوامة مرة أخرى ، والتي ، وفقا لقانون لينز ، تمنع حدوث تغييرات في الحث المغنطيسي وظواهر التباطؤ والتأثير المغنطيسي.

تسمى زاوية تأخير الطور بزاوية الفقد المغناطيسي δm. تشير خصائص الخواص الديناميكية للمواد المغناطيسية إلى مثل هذه المعلمة مثل الظل في زاوية فقدان المغناطيسية tanδm.

في ما يلي الرسم التخطيطي للدوائر والنواقل المكافئة لملف حلقي مع جوهر المادة المغناطيسية ، حيث r1 هي المقاومة المكافئة لجميع الخسائر المغناطيسية:

لقد لوحظ أن الظل في زاوية الخسارة المغناطيسية يتناسب عكسيا مع عامل جودة الملف. يمكن تحلل Bm التعريفي الناشئ في ظل هذه الظروف في المادة الممغنطة إلى مكونين: الأول يتزامن في الطور مع شدة مجال المغنطة ، والثاني يتخلف عن 90 درجة خلفه.

يرتبط المكون الأول مباشرة بالعمليات القابلة للانعكاس أثناء انعكاس التمغنط ، والمكون الثاني للعمليات التي لا رجعة فيها. تُستخدم المواد المغناطيسية المستخدمة في دارات التيار المتردد فيما يتعلق بهذه المعلمة مثل النفاذية المغناطيسية المعقدة