Какво е хистерезис?

В ядрото на всеки електромагнит, след изключване на тока, винаги се запазва част от магнитните свойства, наречени остатъчен магнетизъм. Величината на остатъчния магнетизъм зависи от свойствата на материала на сърцевината и достига по -висока стойност за закалена стомана и по -малко за меко желязо.

Въпреки това, колкото и меко да е желязото, остатъчният магнетизъм все пак ще има определен ефект, ако според условията на работа на устройството е необходимо намагнитване на сърцевината му, т.е.размагнитване до нула и намагнитване в обратна посока.

Всъщност при всяка промяна в посоката на тока в намотката на електромагнита е необходимо (поради наличието на остатъчен магнетизъм в сърцевината) първо да се размагнетизира ядрото и едва след това може да се намагнетизира в нова посока. Това ще изисква някакъв магнитен поток в обратната посока.

С други думи, промяната в намагнитването на сърцевината (магнитна индукция) винаги изостава от съответните промени в магнитния поток (силата на магнитното поле), създадени от намотката.

Това изоставане на магнитната индукция от силата на магнитното поле се нарича хистерезис… С всяко ново намагнитване на сърцевината, за да се разруши остатъчният й магнетизъм, е необходимо да се действа върху сърцевината с магнитен поток в обратна посока.

На практика това ще означава изразходване на част от електрическата енергия за преодоляване на принудителната сила, което затруднява завъртането на молекулните магнити до ново положение. Енергията, изразходвана за това, се освобождава в желязото под формата на топлина и представлява загуби за обръщане на намагнитването или, както се казва, загуба на хистерезис.

Въз основа на гореизложеното, желязото, подложено на непрекъснато обръщане на намагнитването в определено устройство (сърцевините на котвата на генераторите и електродвигатели, трансформаторни ядра), винаги трябва да се избират меки, с много малка принудителна сила. Това дава възможност да се намалят загубите поради хистерезис и по този начин да се увеличат електрическа ефективност машина или уред.

Хистерезисен контур

Хистерезисен контур — крива, изобразяваща хода на зависимостта на намагнитването от силата на външното поле. Колкото по -голяма е площта на контура, толкова повече работа трябва да похарчите за обръщане на намагнитването.

Нека си представим обикновен електромагнит с желязна сърцевина. Нека го прекараме през пълен цикъл на намагнитване, за който ще променим намагнитващия ток от нула до стойността на ОМ в посоките на тапета.

Начален момент: силата на тока е нула, желязото не е намагнетизирано, магнитната индукция В = 0.

1 -ва част: намагнитване чрез промяна на тока от 0 на стойност — + ОМ. Индукцията в желязото на сърцевината първо ще се увеличава бързо, след това по -бавно. До края на операцията, в точка А, желязото е толкова наситено с магнитни силови линии, че по -нататъшното увеличаване на тока (над + ОМ) може да даде най -незначителни резултати, поради което операцията по намагнитване може да се счита за завършена .

Магнетизирането до насищане означава, че молекулните магнити в сърцевината, които в началото на процеса на намагнитване са в пълно състояние, а след това само в частично разстройство, почти всички сега са подредени в подредени редове, северни полюси от едната страна, южно от другата , защо в единия край на ядрото сега имаме северна полярност, а в другия — юг.

2 -ра част: отслабване на магнетизма поради намаляване на тока от + ОМ на 0 и пълно размагнитване при ток — OD. Магнитната индукция, променяща се по AC кривата, ще достигне стойността на OC, докато токът вече ще бъде нула. Тази магнитна индукция се нарича остатъчен магнетизъм или остатъчна магнитна индукция. За да се унищожи, за пълно, следователно, размагнитване, е необходимо да се даде обратен ток на електромагнита и да се доведе до стойност, съответстваща на ордината OD в чертежа.

3 -та част: намагнитване в обратна посока чрез промяна на тока от — OD на — ОМ1. Магнитната индукция, нарастваща по кривата DE, ще достигне точката E, съответстваща на момента на насищане.

4 -та част: отслабване на магнетизма чрез постепенно намаляване на тока от — ОМ1, до нула (остатъчен магнетизъм OF) и последващо размагнитване чрез промяна на посоката на тока и довеждането му до стойността + OH.

Пета част: намагнитване, съответстващо на процеса от първа част, привеждане на магнитната индукция от нула до + MA чрез промяна на тока от + OH на + OM.

NSКогато токът на размагнитване намалее до нула, не всички елементарни или молекулни магнити се връщат в предишното си разстройно състояние, но някои от тях запазват позицията си, съответстваща на последната посока на намагнитване. Това явление на забавяне или задържане на магнетизма се нарича хистерезис.