מדוע שנאים משתמשים ביריעות פלדת סיליקון בתור ליבות?

בשימוש נפוץליבות שנאיעשויים בדרך כלליריעות פלדת סיליקון. פלדת סיליקון היא סוג של פלדה המכילה סיליקון (סיליקון נקרא גם סיליקון), ותכולת הסיליקון שלה נעה בין 0.8 ל-4.8%. פלדת סיליקון משמשת כליבה של השנאי מכיוון שפלדת הסיליקון עצמה היא חומר מגנטי עם חדירות מגנטית חזקה. בסליל המופעל, הוא יכול לייצר עוצמת אינדוקציה מגנטית גדולה יותר, ובכך להקטין את גודל השנאי.

אנו יודעים שהשנאי בפועל תמיד עובד במצב AC, ואובדן הכוח הוא לא רק בהתנגדות של הסליל, אלא גם בליבת הברזל הממוגנטת על ידי זרם החילופין. אובדן הכוח בליבת הברזל נקרא בדרך כלל "איבוד ברזל". איבוד ברזל נגרם משתי סיבות, האחת היא "אובדן היסטרזיס" והשנייה היא "אובדן זרם מערבולת".

אובדן היסטרזיס הוא אובדן הברזל הנגרם על ידי תופעת ההיסטרזיס במהלך תהליך המגנטיזציה של ליבת הברזל. גודלו של הפסד זה הוא פרופורציונלי לאזור המוקף בלולאת ההיסטרזיס של החומר. לולאת ההיסטרזיס של פלדת סיליקון צרה, ואובדן ההיסטרזיס של הליבה של שנאי העשוי מפלדת סיליקון קטן, מה שיכול להפחית מאוד את ייצור החום.

מכיוון שלפלדת סיליקון יש את היתרונות הנ"ל, מדוע לא להשתמש בחתיכת פלדת סיליקון שלמה בתור ליבת הברזל אלא לעבד אותה ליריעות?

הסיבה לכך היא שליבת הפתיתים יכולה להפחית סוג אחר של איבוד ברזל - "אובדן זרם מערבולת". כאשר השנאי פועל, יש זרם חילופין בסליל, והשטף המגנטי שהוא מייצר הוא כמובן חילופין. השטף המגנטי המשתנה הזה מייצר זרם מושרה בליבת הברזל. הזרם המושרה שנוצר בליבת הברזל מסתובב במישור המאונך לכיוון השטף המגנטי, ולכן הוא נקרא זרם מערבולת. הפסדי זרם מערבולת גם מחממים את הליבה. על מנת להפחית את הפסדי זרם המערבולת, הליבה של השנאי מוערמת ביריעות פלדת סיליקון המבודדות זו מזו, כך שזרמי המערבולת עוברים דרך חתך קטן יותר במעגל ארוך וצר כדי להגביר את ההתנגדות על שבילי זרם מערבולת; במקביל, הסיליקון בפלדת הסיליקון מייצר.

עבור ליבת הברזל של השנאי, משתמשים בדרך כלל ביריעת פלדת סיליקון מגולגלת קר בעובי 0.35 מ"מ. חותכים אותו לחתיכות ארוכות לפי הגודל הנדרש של ליבת הברזל, ואז חופפים אותו לצורת "יום" או צורת "פה". באופן הגיוני, על מנת להפחית את זרמי המערבולת, ככל שיריעות פלדת הסיליקון דקות יותר וככל שהרצועות המחוברות צרות יותר, כך האפקט טוב יותר. זה לא רק מפחית את הפסדי זרם המערבולת ועליית הטמפרטורה, אלא גם חוסך חומרים ליריעות פלדת סיליקון. אבל כאשר בעצם עושים ליבות פלדת סיליקון. זה לא מבוסס רק על הגורמים החיוביים שהוזכרו לעיל, כי הכנת ליבת הברזל בצורה כזו תגדיל מאוד את שעות העבודה וגם תפחית את החתך האפקטיבי של ליבת הברזל. לכן, כאשר משתמשים ביריעות פלדת סיליקון לייצור ליבות שנאים, יש להתחיל מהמצב הספציפי, לשקול את היתרונות והחסרונות ולבחור את הגודל המתאים.