Kaj je histereza?
V jedru katerega koli elektromagneta se po izklopu toka vedno ohrani del magnetnih lastnosti, ki se imenujejo preostali magnetizem. Velikost preostalega magnetizma je odvisna od lastnosti materiala jedra in doseže višjo vrednost pri kaljenem jeklu in manj pri mehkem železu.
Ne glede na to, kako mehko je železo, bo preostali magnetizem še vedno imel nekaj učinka, če je glede na pogoje delovanja naprave potrebno magnetizirati njegovo jedro, to je razmagnetiti na nič in magnetizirati v nasprotni smeri.
Pravzaprav je pri vsaki spremembi smeri toka v tuljavi elektromagneta potrebno (zaradi prisotnosti preostalega magnetizma v jedru) jedro najprej razmagnetiti in šele nato ga je mogoče magnetizirati v novo smer. To bi zahtevalo nekaj magnetnega toka v nasprotni smeri.
Z drugimi besedami, sprememba magnetizacije jedra (magnetna indukcija) vedno zaostaja za ustreznimi spremembami magnetnega pretoka (jakost magnetnega polja), ki ga ustvari tuljava.
To zaostajanje magnetne indukcije od jakosti magnetnega polja imenujemo histereza... Z vsako novo magnetizacijo jedra, da bi uničili njegov preostali magnetizem, je treba na jedro delovati z magnetnim tokom v nasprotni smeri. smer.
V praksi bo to pomenilo porabo nekaj električne energije za premagovanje prisilne sile, ki otežuje vrtenje molekularnih magnetov v nov položaj. Energija, porabljena za to, se v železu sprosti v obliki toplote in predstavlja izgube zaradi obračanja magnetizacije ali, kot ji rečemo, izgube zaradi histereze.
Na podlagi zgoraj navedenega je treba železo, ki je v določeni napravi (armaturna jedra generatorjev in elektromotorjev, jedra transformatorjev) izpostavljeno neprekinjenemu obratu magnetizacije, vedno izbrati mehko, z zelo majhno prisilno silo. S tem je mogoče zmanjšati izgube zaradi histereze in s tem povečati učinkovitost električnega stroja ali naprave.
Histerezna zanka
Histerezna zanka - krivulja, ki prikazuje potek odvisnosti magnetizacije od jakosti zunanjega polja. Večja kot je površina zanke, več dela morate opraviti, da obrnete magnetizacijo.
Predstavljajmo si preprost elektromagnet z železnim jedrom. Poženimo ga skozi celoten cikel magnetiziranja, za katerega bomo spremenili magnetizacijski tok od nič do vrednosti Ω v smereh ozadja.
Začetni trenutek: tok je nič, železo ni magnetizirano, magnetna indukcija B = 0.
1. del: magnetizacija s spremembo toka od 0 do vrednosti — + Ω.Indukcija v jedru železa bo najprej naraščala hitro, nato pa počasneje. Do konca operacije, v točki A, je železo tako nasičeno z magnetnimi silnicami, da lahko nadaljnje povečanje toka (nad + OM) povzroči najbolj nepomembne rezultate, zato se lahko operacija magnetizacije šteje za zaključeno.
Magnetizacija do nasičenosti pomeni, da so molekularni magneti v jedru, ki so bili na začetku procesa magnetizacije v popolnem stanju in nato le delno neurejeni, zdaj skoraj vsi razporejeni v urejene vrste, severni poli na eni strani, južni poli na drugi, zakaj imamo zdaj severno polarnost na enem koncu jedra in južno na drugem.
2. del: oslabitev magnetizma zaradi zmanjšanja toka iz + OM na 0 in popolna razmagnetitev pri toku — OD. Magnetna indukcija, ki se spreminja vzdolž krivulje AC, bo dosegla vrednost OC, medtem ko bo tok že enak nič. To magnetno indukcijo imenujemo rezidualni magnetizem ali rezidualna magnetna indukcija. Za uničenje, torej za popolno demagnetizacijo, je potrebno elektromagnetu dati povratni tok in ga pripeljati do vrednosti, ki ustreza ordinati OD na risbi.
3. del: povratna magnetizacija s spremembo toka iz — OD v — OM1. Magnetna indukcija, ki narašča vzdolž krivulje DE, bo dosegla točko E, ki ustreza trenutku nasičenja.
4. del: oslabitev magnetizma s postopnim zmanjševanjem toka od — OM1, do nič (rezidualni magnetizem OF) in kasnejša demagnetizacija s spremembo smeri toka na vrednost + OH.
Peti del: magnetizacija, ki ustreza postopku iz prvega dela, s čimer se magnetna indukcija spremeni od nič do + MA s spremembo toka od + OH do + OM.
NS Ko se demagnetizacijski tok zmanjša na nič, se vsi elementarni ali molekularni magneti ne vrnejo v prejšnje neurejeno stanje, vendar nekateri od njih ohranijo svoj položaj, ki ustreza zadnji smeri magnetizacije. Ta pojav zakasnitve ali zadrževanja magnetizma imenujemo histereza.