Vad är hysteres?

I kärnan av en elektromagnet, efter att strömmen stängts av, bevaras alltid en del av de magnetiska egenskaperna, som kallas restmagnetism. Storleken på restmagnetismen beror på kärnmaterialets egenskaper och når ett högre värde för härdat stål och mindre för mildt järn.

Men oavsett hur mjukt järnet är, kommer den kvarvarande magnetismen fortfarande att ha viss effekt om det, enligt enhetens driftsförhållanden, är nödvändigt att magnetisera dess kärna, det vill säga avmagnetisera till noll och magnetisera i motsatt riktning.

Faktum är att med varje förändring av strömriktningen i elektromagnetens spole är det nödvändigt (på grund av närvaron av kvarvarande magnetism i kärnan) att först avmagnetisera kärnan, och först då kan den magnetiseras i en ny riktning. Detta skulle kräva ett visst magnetiskt flöde i motsatt riktning.

Med andra ord släpar förändringen i kärnans magnetisering (magnetisk induktion) alltid efter motsvarande förändringar i det magnetiska flödet (magnetisk fältstyrka), skapad av spolen.

Denna eftersläpning av den magnetiska induktionen från det magnetiska fältets styrka kallas hysteres... Med varje ny magnetisering av kärnan, för att förstöra dess restmagnetism, är det nödvändigt att agera på kärnan med ett magnetiskt flöde i motsatt riktning riktning.

I praktiken kommer detta att innebära att man spenderar en del av den elektriska energin för att övervinna tvångskraften, vilket gör det svårt att rotera de molekylära magneterna till en ny position. Energin som spenderas på detta frigörs i järnet i form av värme och representerar magnetiseringsförluster eller, som det kallas, hysteresförluster.

Baserat på ovanstående bör järn som utsätts för kontinuerlig omkastning av magnetisering i en viss anordning (armaturkärnor av generatorer och elmotorer, transformatorkärnor) alltid väljas mjukt, med en mycket liten tvångskraft. Detta gör det möjligt att minska förluster på grund av hysteres och därmed öka effektiviteten hos en elektrisk maskin eller apparat.

Hysteres loop

Hysteresloop — en kurva som visar förloppet av magnetiseringens beroende av styrkan hos det yttre fältet. Ju större yta av slingan, desto mer arbete måste du göra för att vända magnetiseringen.

Låt oss föreställa oss en enkel elektromagnet med en järnkärna. Låt oss köra den genom en hel magnetiseringscykel, för vilken vi kommer att ändra magnetiseringsströmmen från noll till Ω-värdet i tapetriktningarna.

Initialt moment: strömmen är noll, järnet är inte magnetiserat, den magnetiska induktionen B = 0.

1:a delen: magnetisering genom att ändra strömmen från 0 till ett värde på — + Ω.Induktionen i kärnjärnet kommer först att öka snabbt, sedan långsammare. Vid slutet av operationen, vid punkt A, är järnet så mättat med magnetiska kraftlinjer att ytterligare ökning av strömmen (över + OM) kan ge de mest obetydliga resultaten, därför kan magnetiseringsoperationen anses vara avslutad.

Magnetisering till mättnad innebär att de molekylära magneterna i kärnan, som i början av magnetiseringsprocessen var i ett fullständigt tillstånd och då endast i partiell oordning, nästan alla nu är ordnade i ordnade rader, nordpoler på ena sidan, sydpoler på den andra varför har vi nu nordpolaritet i ena änden av kärnan och söder i den andra.

2:a delen: försvagning av magnetismen på grund av strömminskning från + OM till 0 och fullständig avmagnetisering vid ström - OD. Den magnetiska induktionen som ändras längs AC-kurvan kommer att nå värdet OC, medan strömmen redan kommer att vara noll. Denna magnetiska induktion kallas restmagnetism eller restmagnetisk induktion. För att förstöra, för fullständig avmagnetisering, är det därför nödvändigt att ge en omvänd ström till elektromagneten och bringa den till ett värde som motsvarar ordinatan OD på ritningen.

3:e delen: omvänd magnetisering genom att ändra strömmen från — OD till — OM1. Den magnetiska induktionen som ökar längs kurvan DE kommer att nå punkten E som motsvarar mättnadsmomentet.

4:e delen: försvagning av magnetismen genom att gradvis minska strömmen från — OM1, till noll (restmagnetism OF) och efterföljande avmagnetisering genom att ändra strömriktningen och föra den till värdet + OH.

Femte delen: magnetisering som motsvarar processen i den första delen, vilket bringar den magnetiska induktionen från noll till + MA genom att ändra strömmen från + OH till + OM.

N När avmagnetiseringsströmmen minskar till noll återgår inte alla elementära eller molekylära magneter till sitt tidigare oordnade tillstånd, men vissa av dem behåller sin position motsvarande den sista magnetiseringsriktningen. Detta fenomen med fördröjning eller kvarhållande av magnetism kallas hysteres.