Kas ir histerēze?
Jebkura elektromagnēta kodolā pēc strāvas izslēgšanas vienmēr tiek saglabāta daļa no magnētiskajām īpašībām, ko sauc par atlikušo magnētismu. Atlikušā magnētisma lielums ir atkarīgs no serdes materiāla īpašībām un sasniedz augstāku vērtību rūdītam tēraudam un mazāku vieglam dzelzs.
Tomēr neatkarīgi no tā, cik mīksts ir gludeklis, atlikušajam magnētismam joprojām būs zināma ietekme, ja atbilstoši ierīces darbības apstākļiem būs nepieciešams magnetizēt tā kodolu, tas ir, atmagnetizēt līdz nullei un magnetizēt pretējā virzienā.
Faktiski, katru reizi mainot strāvas virzienu elektromagnēta spolē, ir nepieciešams (sakarā ar atlikušā magnētisma klātbūtni kodolā) vispirms demagnetizēt serdi, un tikai pēc tam to var magnetizēt jaunā virziens. Tam būtu nepieciešama zināma magnētiskā plūsma pretējā virzienā.
Citiem vārdiem sakot, serdes magnetizācijas izmaiņas (magnētiskā indukcija) vienmēr atpaliek no attiecīgajām magnētiskās plūsmas izmaiņām (magnētiskā lauka stiprums), ko rada spole.
Šo magnētiskās indukcijas atpalicību no magnētiskā lauka stipruma sauc par histerēzi... Ar katru jaunu serdes magnetizāciju, lai iznīcinātu tā atlikušo magnētismu, ir nepieciešams iedarboties uz serdi ar magnētisko plūsmu pretēji virziens.
Praksē tas nozīmēs tērēt daļu elektriskās enerģijas, lai pārvarētu piespiedu spēku, kas apgrūtina molekulāro magnētu pagriešanu jaunā pozīcijā. Tam iztērētā enerģija izdalās dzelzī siltuma veidā un atspoguļo magnetizācijas apvērses zudumus vai, kā to sauc, histerēzes zudumus.
Pamatojoties uz iepriekš minēto, dzelzs, kas pakļauts nepārtrauktai magnetizācijas maiņai noteiktā ierīcē (ģeneratoru un elektromotoru armatūras serdeņi, transformatoru serdeņi), vienmēr jāizvēlas mīksts, ar ļoti mazu piespiedu spēku. Tas ļauj samazināt zaudējumus histerēzes dēļ un tādējādi palielināt elektriskās mašīnas vai ierīces efektivitāti.
Histerēzes cilpa
Histerēzes cilpa — līkne, kas attēlo magnetizācijas atkarības gaitu no ārējā lauka stipruma. Jo lielāks ir cilpas laukums, jo vairāk darba jums ir jādara, lai mainītu magnetizāciju.
Iedomāsimies vienkāršu elektromagnētu ar dzelzs serdi. Izpildīsim to pilnā magnetizēšanas ciklā, kura laikā mēs mainīsim magnetizācijas strāvu no nulles uz Ω vērtību tapetes virzienos.
Sākotnējais moments: strāva ir nulle, dzelzs nav magnetizēts, magnētiskā indukcija B = 0.
1. daļa: magnetizācija, mainot strāvu no 0 uz vērtību — + Ω.Indukcija dzelzs kodolā vispirms palielināsies strauji, pēc tam lēnāk. Līdz operācijas beigām punktā A dzelzs ir tik piesātināts ar magnētiskām spēka līnijām, ka turpmāka strāvas palielināšana (virs + OM) var dot visnenozīmīgākos rezultātus, tāpēc magnetizācijas darbību var uzskatīt par pabeigtu.
Magnetizācija līdz piesātinājumam nozīmē, ka kodolā esošie molekulārie magnēti, kas magnetizācijas procesa sākumā bija pilnīgā stāvoklī un pēc tam tikai daļēji neregulāri, gandrīz visi tagad ir sakārtoti sakārtotās rindās, ziemeļpoli vienā pusē, dienvidu poli uz. otrs.kāpēc mums tagad vienā kodola galā ir ziemeļu polaritāte, bet otrā – dienvidu.
2. daļa: magnētisma pavājināšanās sakarā ar strāvas samazināšanos no + OM līdz 0 un pilnīga demagnetizācija pie strāvas — OD. Magnētiskā indukcija, kas mainās pa maiņstrāvas līkni, sasniegs OC vērtību, savukārt strāva jau būs nulle. Šo magnētisko indukciju sauc par atlikušo magnētismu vai atlikušo magnētisko indukciju. Lai iznīcinātu, tātad pilnīgai demagnetizācijai, elektromagnētam ir jāpiešķir reversā strāva un jānovirza līdz vērtībai, kas atbilst ordinātu OD zīmējumā.
3. daļa: reversā magnetizācija, mainot strāvu no — OD uz — OM1. Magnētiskā indukcija, kas palielinās pa līkni DE, sasniegs punktu E, kas atbilst piesātinājuma momentam.
4.daļa: magnētisma vājināšana, pakāpeniski samazinot strāvu no — OM1, līdz nullei (atlikušais magnētisms OF) un sekojoša demagnetizācija mainot strāvas virzienu un nogādājot to līdz vērtībai + OH.
Piektā daļa: pirmās daļas procesam atbilstoša magnetizācija, magnētisko indukciju no nulles līdz + MA mainot strāvu no + OH uz + OM.
NSKad demagnetizācijas strāva samazinās līdz nullei, ne visi elementārie vai molekulārie magnēti atgriežas iepriekšējā nesakārtotajā stāvoklī, bet daži no tiem saglabā savu pozīciju, kas atbilst pēdējam magnetizācijas virzienam. Šo magnētisma kavēšanās vai saglabāšanas fenomenu sauc par histerēzi.