Hvad er hysterese?

I kernen af ​​enhver elektromagnet, efter at strømmen er slukket, er en del af de magnetiske egenskaber, kaldet restmagnetisme, altid bevaret. Størrelsen af ​​den resterende magnetisme afhænger af kernematerialets egenskaber og når en højere værdi for hærdet stål og mindre for blødt jern.

Men uanset hvor blødt jernet er, vil den resterende magnetisme stadig have en vis effekt, hvis det i henhold til enhedens driftsbetingelser er nødvendigt at magnetisere dens kerne, det vil sige afmagnetisere til nul og magnetisere i den modsatte retning.

Faktisk, med hver ændring i retningen af ​​strømmen i elektromagnetens spole, er det nødvendigt (på grund af tilstedeværelsen af ​​resterende magnetisme i kernen) først at afmagnetisere kernen, og først derefter kan den magnetiseres i en ny retning. Dette ville kræve en vis magnetisk flux i den modsatte retning.

Med andre ord, ændringen i magnetiseringen af ​​kernen (magnetisk induktion) halter altid efter de tilsvarende ændringer i den magnetiske flux (magnetisk feltstyrke), skabt af spolen.

Denne efterslæbning af den magnetiske induktion fra styrken af ​​magnetfeltet kaldes hysterese... Ved hver ny magnetisering af kernen, for at ødelægge dens resterende magnetisme, er det nødvendigt at virke på kernen med en magnetisk flux i modsat retning retning.

I praksis vil det betyde, at man bruger noget af den elektriske energi på at overvinde tvangskraften, hvilket gør det vanskeligt at dreje molekylemagneterne til en ny position. Den energi, der bruges på dette, frigives i jernet i form af varme og repræsenterer magnetiseringsreverseringstab eller, som det kaldes, hysteresetab.

Baseret på ovenstående bør jern, der er udsat for kontinuerlig vending af magnetisering i en bestemt enhed (armaturkerner af generatorer og elektriske motorer, transformatorkerner) altid vælges blødt med en meget lille tvangskraft. Dette gør det muligt at reducere tab på grund af hysterese og dermed øge effektiviteten af ​​en elektrisk maskine eller et apparat.

Hysterese loop

Hysterese loop — en kurve, der viser forløbet af magnetiseringens afhængighed af styrken af ​​det eksterne felt. Jo større areal af løkken er, jo mere arbejde skal du gøre for at vende magnetiseringen.

Lad os forestille os en simpel elektromagnet med en jernkerne. Lad os køre det gennem en fuld magnetiseringscyklus, for hvilken vi ændrer magnetiseringsstrømmen fra nul til Ω-værdien i tapetretningerne.

Indledende moment: strømmen er nul, jernet er ikke magnetiseret, den magnetiske induktion B = 0.

1. del: magnetisering ved at ændre strømmen fra 0 til en værdi på — + Ω.Induktionen i kernejernet vil først stige hurtigt, derefter langsommere. Ved afslutningen af ​​operationen, ved punkt A, er jernet så mættet med magnetiske kraftlinjer, at yderligere forøgelse af strømmen (over + OM) kan give de mest ubetydelige resultater, derfor kan magnetiseringsoperationen betragtes som afsluttet.

Magnetisering til mætning betyder, at de molekylære magneter i kernen, som i begyndelsen af ​​magnetiseringsprocessen var i fuldstændig tilstand og derefter kun i delvis uorden, næsten alle nu er arrangeret i ordnede rækker, nordpoler på den ene side, sydpoler på den anden hvorfor har vi nu nordpolaritet i den ene ende af kernen og syd i den anden.

2. del: svækkelse af magnetisme på grund af reduktion af strøm fra + OM til 0 og fuldstændig afmagnetisering ved strøm — OD. Den magnetiske induktion, der ændrer sig langs AC-kurven, vil nå værdien af ​​OC, mens strømmen allerede vil være nul. Denne magnetiske induktion kaldes restmagnetisme eller resterende magnetisk induktion. For at ødelægge, for fuldstændig afmagnetisering, er det derfor nødvendigt at give en omvendt strøm til elektromagneten og bringe den til en værdi, der svarer til ordinaten OD på tegningen.

3. del: omvendt magnetisering ved at ændre strømmen fra — OD til — OM1. Den magnetiske induktion, der stiger langs kurven DE, vil nå punktet E svarende til mætningsmomentet.

4. del: svækkelse af magnetismen ved gradvist at reducere strømmen fra — OM1, til nul (restmagnetisme OF) og efterfølgende afmagnetisering ved at ændre strømmens retning og bringe den til værdien + OH.

Femte del: magnetisering svarende til processen i den første del, hvilket bringer den magnetiske induktion fra nul til + MA ved at ændre strømmen fra + OH til + OM.

NNår afmagnetiseringsstrømmen falder til nul, vender ikke alle elementære eller molekylære magneter tilbage til deres tidligere uordnede tilstand, men nogle af dem bevarer deres position svarende til den sidste magnetiseringsretning. Dette fænomen med forsinkelse eller fastholdelse af magnetisme kaldes hysterese.