Co je hystereze?
V jádru každého elektromagnetu je po vypnutí proudu vždy zachována část magnetických vlastností, tzv. zbytkový magnetismus. Velikost zbytkového magnetismu závisí na vlastnostech materiálu jádra a dosahuje vyšší hodnoty u kalené oceli a menší u měkkého železa.
Bez ohledu na to, jak je železo měkké, zbytkový magnetismus bude mít stále určitý účinek, pokud je podle provozních podmínek zařízení nutné zmagnetizovat jeho jádro, tedy demagnetizovat na nulu a magnetizovat v opačném směru.
Ve skutečnosti je při každé změně směru proudu v cívce elektromagnetu nutné (vzhledem k přítomnosti zbytkového magnetismu v jádře) jádro nejprve odmagnetizovat a teprve poté jej lze zmagnetizovat v novém směr. To by vyžadovalo určitý magnetický tok v opačném směru.
Jinými slovy, změna magnetizace jádra (magnetická indukce) vždy zaostává za odpovídajícími změnami magnetického toku (síla magnetického pole), vytvořené cívkou.
Toto zpoždění magnetické indukce od síly magnetického pole se nazývá hystereze... Při každé nové magnetizaci jádra, aby se zničil jeho zbytkový magnetismus, je nutné působit na jádro magnetickým tokem v opačném směru. směr.
V praxi to bude znamenat vynaložení části elektrické energie na překonání donucovací síly, která znesnadňuje otočení molekulárních magnetů do nové polohy. Energie vynaložená na to se uvolňuje v železe ve formě tepla a představuje ztráty převrácením magnetizace nebo, jak se tomu říká, ztrátu hystereze.
Na základě výše uvedeného by mělo být železo vystavené kontinuální reverzaci magnetizace v určitém zařízení (jádra kotev generátorů a elektromotorů, jádra transformátorů) vždy voleno měkké, s velmi malou koercitivní silou. To umožňuje snížit ztráty hysterezí a zvýšit tak účinnost elektrického stroje nebo spotřebiče.
Hysterezní smyčka
Hysterezní smyčka — křivka znázorňující průběh závislosti magnetizace na síle vnějšího pole. Čím větší je plocha smyčky, tím více práce musíte udělat, abyste obrátili magnetizaci.
Představme si jednoduchý elektromagnet s železným jádrem. Proveďme celý magnetizační cyklus, u kterého změníme magnetizační proud z nuly na hodnotu Ω ve směrech tapety.
Počáteční moment: proud je nulový, železo není zmagnetizováno, magnetická indukce B = 0.
1. část: magnetizace změnou proudu z 0 na hodnotu — + Ω.Indukce v jádrovém železe se bude nejprve zvyšovat rychle, pak pomaleji. Na konci operace, v bodě A, je železo tak nasycené magnetickými siločárami, že další zvyšování proudu (přes + OM) může poskytnout ty nejnevýznamnější výsledky, proto lze operaci magnetizace považovat za dokončenou.
Magnetizace do nasycení znamená, že molekulární magnety v jádře, které byly na začátku procesu magnetizace v úplném stavu a pak jen v částečném nepořádku, jsou nyní téměř všechny uspořádány v uspořádaných řadách, severní póly na jedné straně, jižní póly na proč máme nyní severní polaritu na jednom konci jádra a jižní na druhém.
2. část: zeslabení magnetismu snížením proudu z + OM na 0 a úplnou demagnetizací při proudu — OD. Magnetická indukce měnící se po AC křivce dosáhne hodnoty OC, přičemž proud bude již nulový. Tato magnetická indukce se nazývá zbytkový magnetismus nebo zbytková magnetická indukce. Ke zničení, tedy úplné demagnetizaci, je nutné dát elektromagnetu zpětný proud a uvést jej na hodnotu odpovídající ordinátě OD na výkresu.
3. část: zpětná magnetizace změnou proudu z — OD na — OM1. Magnetická indukce rostoucí podél křivky DE dosáhne bodu E odpovídajícímu okamžiku nasycení.
4. část: oslabení magnetismu postupným snižováním proudu z — OM1, na nulu (zbytkový magnetismus OF) a následná demagnetizace změnou směru proudu a jeho uvedením na hodnotu + OH.
Pátá část: magnetizace odpovídající procesu první části, přivedení magnetické indukce z nuly na + MA změnou proudu z + OH na + OM.
NKdyž demagnetizační proud klesne na nulu, ne všechny elementární nebo molekulární magnety se vrátí do svého předchozího neuspořádaného stavu, ale některé z nich si udrží svou polohu odpovídající poslednímu směru magnetizace. Tento jev zpoždění nebo zadržení magnetismu se nazývá hystereze.