Τι είναι η υστέρηση;
Στον πυρήνα οποιουδήποτε ηλεκτρομαγνήτη, μετά την απενεργοποίηση του ρεύματος, διατηρείται πάντα ένα μέρος των μαγνητικών ιδιοτήτων, που ονομάζεται υπολειπόμενος μαγνητισμός. Το μέγεθος του υπολειπόμενου μαγνητισμού εξαρτάται από τις ιδιότητες του υλικού του πυρήνα και φτάνει σε υψηλότερη τιμή για τον σκληρυμένο χάλυβα και μικρότερη για τον μαλακό σίδηρο.
Ωστόσο, ανεξάρτητα από το πόσο μαλακό είναι το σίδερο, ο υπολειπόμενος μαγνητισμός θα εξακολουθεί να έχει κάποιο αποτέλεσμα εάν, σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας της συσκευής, είναι απαραίτητο να μαγνητιστεί ο πυρήνας του, δηλαδή να απομαγνητιστεί στο μηδέν και να μαγνητιστεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Στην πραγματικότητα, με κάθε αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος στο πηνίο του ηλεκτρομαγνήτη, είναι απαραίτητο (λόγω της παρουσίας υπολειπόμενου μαγνητισμού στον πυρήνα) να απομαγνητιστεί πρώτα ο πυρήνας και μόνο τότε μπορεί να μαγνητιστεί σε ένα νέο κατεύθυνση. Αυτό θα απαιτούσε κάποια μαγνητική ροή προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Με άλλα λόγια, η αλλαγή στη μαγνήτιση του πυρήνα (μαγνητική επαγωγή) πάντα υστερεί σε σχέση με τις αντίστοιχες αλλαγές στη μαγνητική ροή (δύναμη μαγνητικού πεδίου), που δημιουργήθηκε από το πηνίο.
Αυτή η υστέρηση της μαγνητικής επαγωγής από την ισχύ του μαγνητικού πεδίου ονομάζεται υστέρηση... Με κάθε νέα μαγνήτιση του πυρήνα, για να καταστραφεί ο υπολειπόμενος μαγνητισμός του, είναι απαραίτητο να δρα στον πυρήνα με μαγνητική ροή αντίθετα. κατεύθυνση.
Στην πράξη, αυτό θα σημαίνει ότι ξοδεύουμε μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας για να ξεπεραστεί η καταναγκαστική δύναμη, η οποία καθιστά δύσκολη την περιστροφή των μοριακών μαγνητών σε μια νέα θέση. Η ενέργεια που δαπανάται για αυτό απελευθερώνεται στο σίδηρο με τη μορφή θερμότητας και αντιπροσωπεύει απώλειες αντιστροφής μαγνήτισης ή, όπως λέγεται, απώλεια υστέρησης.
Με βάση τα παραπάνω, ο σίδηρος που υπόκειται σε συνεχή αντιστροφή της μαγνήτισης σε μια συγκεκριμένη συσκευή (πυρήνες οπλισμού γεννητριών και ηλεκτροκινητήρων, πυρήνες μετασχηματιστών) πρέπει πάντα να επιλέγεται μαλακός, με πολύ μικρή δύναμη καταναγκασμού. Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση των απωλειών λόγω υστέρησης και συνεπώς την αύξηση της απόδοσης μιας ηλεκτρικής μηχανής ή συσκευής.
Βρόχος υστέρησης
Βρόχος υστέρησης — μια καμπύλη που απεικονίζει την πορεία της εξάρτησης της μαγνήτισης από την ισχύ του εξωτερικού πεδίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή του βρόχου, τόσο περισσότερη δουλειά πρέπει να κάνετε για να αντιστρέψετε τη μαγνήτιση.
Ας φανταστούμε έναν απλό ηλεκτρομαγνήτη με πυρήνα σιδήρου. Ας το εκτελέσουμε σε έναν πλήρη κύκλο μαγνήτισης, για τον οποίο θα αλλάξουμε το ρεύμα μαγνήτισης από μηδέν στην τιμή Ω στις κατευθύνσεις της ταπετσαρίας.
Αρχική στιγμή: το ρεύμα είναι μηδέν, ο σίδηρος δεν μαγνητίζεται, η μαγνητική επαγωγή Β = 0.
1ο μέρος: μαγνήτιση με αλλαγή του ρεύματος από 0 σε τιμή — + Ω.Η επαγωγή στον πυρήνα του σιδήρου θα αυξηθεί πρώτα γρήγορα και μετά πιο αργά. Μέχρι το τέλος της λειτουργίας, στο σημείο Α, ο σίδηρος είναι τόσο κορεσμένος με μαγνητικές γραμμές δύναμης που η περαιτέρω αύξηση του ρεύματος (πάνω από + OM) μπορεί να δώσει τα πιο ασήμαντα αποτελέσματα, επομένως η λειτουργία μαγνήτισης μπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωμένη.
Μαγνήτιση σε κορεσμό σημαίνει ότι οι μοριακοί μαγνήτες στον πυρήνα, οι οποίοι στην αρχή της διαδικασίας μαγνήτισης ήταν σε πλήρη κατάσταση και στη συνέχεια μόνο σε μερική διαταραχή, είναι σχεδόν όλοι πλέον διατεταγμένοι σε τακτικές σειρές, βόρειοι πόλοι στη μία πλευρά, νότιοι πόλοι στην το άλλο.γιατί τώρα έχουμε βόρεια πολικότητα στο ένα άκρο του πυρήνα και νότο στο άλλο.
2ο μέρος: εξασθένηση του μαγνητισμού λόγω μείωσης του ρεύματος από + OM σε 0 και πλήρης απομαγνήτιση στο ρεύμα — OD. Η μαγνητική επαγωγή που αλλάζει κατά μήκος της καμπύλης AC θα φτάσει την τιμή του OC, ενώ το ρεύμα θα είναι ήδη μηδέν. Αυτή η μαγνητική επαγωγή ονομάζεται υπολειπόμενος μαγνητισμός ή υπολειπόμενη μαγνητική επαγωγή. Για να καταστραφεί, επομένως, για πλήρη απομαγνήτιση, είναι απαραίτητο να δοθεί αντίστροφο ρεύμα στον ηλεκτρομαγνήτη και να το φέρει σε μια τιμή που αντιστοιχεί στην τεταγμένη OD στο σχέδιο.
3ο μέρος: αντίστροφη μαγνήτιση αλλάζοντας το ρεύμα από — OD σε — OM1. Η μαγνητική επαγωγή που αυξάνεται κατά μήκος της καμπύλης DE θα φτάσει στο σημείο Ε που αντιστοιχεί στη στιγμή κορεσμού.
4ο μέρος: εξασθένηση του μαγνητισμού με σταδιακή μείωση του ρεύματος από — OM1, στο μηδέν (υπολειπόμενος μαγνητισμός OF) και επακόλουθος απομαγνητισμός αλλάζοντας την κατεύθυνση του ρεύματος και φέρνοντάς το στην τιμή + OH.
Πέμπτο μέρος: μαγνήτιση που αντιστοιχεί στη διαδικασία του πρώτου μέρους, φέρνοντας τη μαγνητική επαγωγή από το μηδέν στο + MA αλλάζοντας το ρεύμα από + OH σε + OM.
NS Όταν το ρεύμα απομαγνήτισης μειώνεται στο μηδέν, δεν επιστρέφουν όλοι οι στοιχειώδεις ή μοριακοί μαγνήτες στην προηγούμενη διαταραγμένη τους κατάσταση, αλλά μερικοί από αυτούς διατηρούν τη θέση τους που αντιστοιχεί στην τελευταία κατεύθυνση μαγνήτισης. Αυτό το φαινόμενο της καθυστέρησης ή της διατήρησης του μαγνητισμού ονομάζεται υστέρηση.