الفرق بين خسارة التيار الدوامي وفقدان التباطؤ Eddy Current vs Hysteresis Loss

تعريف خسارة التيار الدوامي Definition of Eddy Current Loss:

يستحث التيار الدوامي “التيار إيدي”، في قلب المحول عندما يرتبط التدفق المتردد معهم. يحثّ التدفق على (EMF) “القوة الدافعة الكهربائية” في القلب الذي يتطور بسببه التيار المتداول. يتسبب التيار المتداول في خسائر من حيث الحرارة ممّا يزيد من درجة حرارة الملف. تكون خسائر التيار الدوامي مستقلة عن الحمل وبالتالي تُعرف باسم “الخسائر المستمرة” (constant losses).

خسائر التيار إيدي هي نتيجة “لقانون فارادي“، الذي ينص على أنّ “أي تغيير في بيئة ملف من الأسلاك سيؤدي إلى إحداث جهد في الملف، بغض النظر عن كيفية إنتاج التغيير المغناطيسي.” وهكذا، عندما يتم تدوير قلب المحرك في مجال مغناطيسي، يتم تحفيز الجهد الكهرومغناطيسي في الملفات. يتسبب هذا المستحثّ في المجالات الكهرومغناطيسية في تدفق التيارات المتداولة، والتي يشار إليها باسم “التيارات الدوامة”. يُعرف فقدان الطاقة الناتج عن هذه التيارات “بفقدان التيار الدوامة” (eddy current loss).

تستخدم نوى المحرك (Motors armature cores) في المحرك العديد من القطع الرفيعة من الحديد، يشار إليها باسم “التصفيح”، بدلاً من قطعة واحدة، لأنّ مقاومة القطع الفردية أعلى من مقاومة قطعة صلبة واحدة. هذه المقاومة الأعلى “بسبب المساحة الأصغر لكل قطعة”، تقلل من “التيارات الدوامة”، وبالتالي، يحدث “خسائر التيار الدوامي”. يتم عزل التصفيح عن بعضها البعض بطلاء ورنيش لمنع التيارات الدوامية من “القفز” من تصفيح إلى آخر.

تعريف فقدان التباطؤ Definition of Hysteresis Loss:

يحدث فقدان التباطؤ أو “الخسارة التخلفية“، بسبب مغنطة اللب وإزالة المغناطيسية حيث يتدفق التيار في الاتجاهين الأمامي والخلفي. مع زيادة قوة المغناطيس “التيار”، يزداد التدفق المغناطيسي. ولكن عندما تنخفض قوة المغناطيس “التيار”، لا ينخفض التدفق المغناطيسي بنفس المعدل، ولكن بشكل تدريجي أقل.

لذلك، عندما تصل قوة المغناطيس إلى الصفر، تظل كثافة التدفق لها قيمة موجبة. لكي تصل كثافة التدفق إلى الصفر، يجب تطبيق قوة المغنطة في الاتجاه السلبي. تظهر العلاقة بين القوة الممغنطة (H) وكثافة التدفق (B) على منحنى أو حلقة التباطؤ. تُظهر منطقة حلقة التباطؤ الطاقة المطلوبة لإكمال دورة كاملة من المغنطة وإزالة المغناطيسية، وتمثل منطقة الحلقة الطاقة المفقودة أثناء هذه العملية.

تحدث هذه الخسائر بسبب ظاهرة انعكاس المغناطيسية في صميم الأدوات مثل المحولات والمولدات. يحدث عندما يكون هناك قلب ممغنط مثل قلب المحول وبعد إزالة مصدر الإدخال، يحدث بعض المغناطيسية في اللب. يمكن تقليله باستخدام اللب الذي تم إنشاؤه باستخدام فولاذ السليكون الذي يتم إزالة المغناطيسية عند توقف مصدر التغذية (supply is off).

الفرق بين خسارة التيار الدوامي وفقدان التباطؤ:

تتعرض جميع المحركات الكهربائية لخسائر دورانية أثناء تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يتم تصنيف هذه الخسائر عمومًا على أنّها خسائر مغناطيسية أو خسائر ميكانيكية أو خسائر النحاس أو خسائر الفرشاة أو الخسائر الشاردة، اعتمادًا على السبب الأساسي والآلية. تشتمل فئة الخسائر المغناطيسية على نوعين، وهما: فقدان التباطؤ “الخسارة التخلفية” وفقدان التيار الدوامي “خسارة التيار الدوامي”.

تسمى خسائر الطاقة التي تخرج بسبب تدفق تيار الدوامة “خسائر التيار الدوامي”. يتدفق تيار إيدي في القلب بسبب ربط التدفق الذي يولد قوة دافعة كهربائية (emf) ثمّ تيار إيدي. بينما تحدث خسائر التباطؤ “الخسارة التخلفية” عند فقد الطاقة لتمغنط جوهر المحول بالكامل. لتقليل خسائر التباطؤ، مثل هذه المواد المستخدمة في القلب والتي يمكن بسهولة مغنطة وإزالة المغناطيسية مثل مادة السيليكون. لخسائر التيار الدوامي يتم استخدام لب مصفحة (laminated core).

جدول المقارنة بين خسارة التيار الدوامي وفقدان التباطؤ:

أسس المقارنة	خسارة التيار الدوامي	فقدان التباطؤ
التعريف	تحدث الخسارة بسبب الحركة النسبية بين اللب والتدفق المغناطيسي.	تُعرف الخسائر التي تحدث بسبب انعكاس المغناطيسية باسم فقدان التباطؤ.
المعادلة
تحدث بسبب	تفاعل التدفق المغناطيسي والموصل.	بسبب انعكاس التدفق.
طريقة التقليل	بجعل جوهر التصفيح رقيق.	باستخدام مادة السيليكون الفولاذية.

شرح الاختلافات الرئيسية بين فقدان التباطؤ وخسارة التيار الدوامي:

• تُعرف الخسارة التي تحدث بسبب التيار الدوامي “بخسارة التيار الدوامي”. يستحثّ تيار الدوامة بسبب تفاعل المجال المغناطيسي المتغير والموصل. تُعرف الخسارة التي تحدث بسبب انعكاس قوة المغنطة باسم “فقدان التباطؤ”.

• يحدث فقدان تيار الدوامة بسبب تفاعل المجال المغناطيسي والموصل. ويحدث فقدان التباطؤ بسبب انعكاس المغناطيسية.

• يتم تقليل خسارة التيار الدوامي إلى الحد الأدنى باستخدام اللب الرقيق للتصفيح. يتم استخدام مادة السيليكون الفولاذية لتقليل فقد التباطؤ.

التشابه بين خسارة التيار الدوامي وفقدان التباطؤ:

يحدث كل من فقدان التيار الدوامي والتباطؤ في قلب المحول. بسبب هذه الخسائر، تبددت الطاقة على شكل حرارة. وتزيد هذه الحرارة من درجة حرارة الماكينة.