Mitä on hystereesi?

Minkä tahansa sähkömagneetin ytimessä, kun virta on katkaistu, osa magneettisista ominaisuuksista, jota kutsutaan jäännösmagnetismiksi, säilyy aina. Jäännösmagnetismin suuruus riippuu ydinmateriaalin ominaisuuksista ja saavuttaa korkeamman arvon karkaistulla teräksellä ja vähemmän miedolla raudalla.

Riippumatta siitä, kuinka pehmeä rauta on, jäännösmagnetismilla on silti jonkin verran vaikutusta, jos laitteen käyttöolosuhteiden mukaan on tarpeen magnetoida sen ydin, eli demagnetoida nollaan ja magnetoida vastakkaiseen suuntaan.

Itse asiassa jokaisella sähkömagneetin käämin virran suunnan muutoksella on välttämätöntä (sydämen jäännösmagnetismin läsnäolon vuoksi) ensin demagnetoida ydin ja vasta sitten se voidaan magnetoida uuteen suunta. Tämä vaatisi magneettivuon vastakkaiseen suuntaan.

Toisin sanoen ytimen magnetisoitumisen muutos (magneettinen induktio) on aina jäljessä vastaavista magneettivuon muutoksista (magneettikentän voimakkuus), jonka kela on luonut.

Tätä magneettisen induktion viivästymistä magneettikentän voimakkuudesta kutsutaan hystereesiksi... Jokaisen uuden ytimen magnetisoinnin yhteydessä sen jäännösmagnetismin tuhoamiseksi on välttämätöntä vaikuttaa ytimeen magneettivuolla päinvastoin suunta.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että osa sähköenergiasta kuluu pakottavan voiman voittamiseksi, mikä vaikeuttaa molekyylimagneettien kääntämistä uuteen asentoon. Tähän käytetty energia vapautuu raudassa lämmön muodossa ja edustaa magnetisoitumisen kääntöhäviöitä tai, kuten sitä kutsutaan, hystereesihäviötä.

Yllä olevan perusteella tietyssä laitteessa (generaattorien ja sähkömoottorien ankkuriytimet, muuntajasydämet) jatkuvalle magnetoinnin käänteelle altistettu rauta tulee aina valita pehmeäksi, erittäin pienellä pakkovoimalla. Tämä mahdollistaa hystereesin aiheuttamien häviöiden pienentämisen ja siten sähkökoneen tai -laitteen tehokkuuden lisäämisen.

Hystereesisilmukka

Hystereesisilmukka — käyrä, joka kuvaa magnetisoinnin riippuvuuden kulkua ulkoisen kentän voimakkuudesta. Mitä suurempi silmukan pinta-ala, sitä enemmän työtä sinun on tehtävä magnetoinnin kääntämiseksi.

Kuvitellaan yksinkertainen sähkömagneetti, jossa on rautasydäminen. Ajetaan se läpi koko magnetointisyklin, jonka aikana muutamme magnetointivirran nollasta Ω-arvoon taustakuvan suunnissa.

Alkumomentti: virta on nolla, rautaa ei ole magnetoitu, magneettinen induktio B = 0.

1. osa: magnetointi muuttamalla virtaa 0:sta arvoon — + Ω.Induktio ydinraudassa kasvaa ensin nopeasti, sitten hitaammin. Toimenpiteen loppuun mennessä pisteessä A rauta on niin kyllästynyt magneettisilla voimalinjoilla, että virran lisääminen edelleen (yli + OM) voi antaa mitättömät tulokset, joten magnetointioperaatiota voidaan pitää valmiina.

Magnetoituminen saturaatioon tarkoittaa, että ytimen molekyylimagneetit, jotka magnetointiprosessin alussa olivat täydellisessä tilassa ja sitten vain osittaisessa häiriötilassa, ovat nykyään lähes kaikki järjestetyissä riveissä, pohjoisnavat toisella puolella, etelänavat toinen, miksi meillä on nyt pohjoinen polariteetti ytimen toisessa päässä ja etelä toisessa.

2. osa: magnetismin heikkeneminen johtuen virran pienenemisestä + OM:sta 0:aan ja täydellinen demagnetointi virralla — OD. AC-käyrää pitkin muuttuva magneettinen induktio saavuttaa arvon OC, kun taas virta on jo nolla. Tätä magneettista induktiota kutsutaan jäännösmagnetismiksi tai jäännösmagneettiseksi induktioksi. Täydellisen demagnetisoinnin tuhoamiseksi on tarpeen antaa käänteinen virta sähkömagneetille ja tuoda se arvoon, joka vastaa piirustuksen ordinaatista OD:tä.

3. osa: käänteinen magnetointi muuttamalla virta arvosta — OD arvoon — OM1. Käyrällä DE kasvava magneettinen induktio saavuttaa kyllästymismomenttia vastaavan pisteen E.

4. osa: magnetismin heikentäminen pienentämällä virtaa asteittain arvosta — OM1, nollaan (jäännösmagnetismi OF) ja sitä seuraava demagnetointi muuttamalla virran suuntaa ja saattamalla se arvoon + OH.

Viides osa: ensimmäisen osan prosessia vastaava magnetointi, magneettisen induktion tuominen nollasta + MA:han muuttamalla virta + OH:sta + OM:ksi.

NSKun demagnetointivirta laskee nollaan, kaikki alkeis- tai molekyylimagneetit eivät palaa aikaisempaan epäjärjestykseensä, mutta osa niistä säilyttää viimeistä magnetointisuuntaa vastaavan asemansa. Tätä magnetismin viivästymisen tai säilymisen ilmiötä kutsutaan hystereesiksi.