цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры


Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры

Автор: Mike(admin) от 15-09-2021, 03:55

Каждая молекула ферромагнитного материала представляет собой магнит с северным и южным полюсами. Все молекулы должны выстраиваться в одном направлении, чтобы получить максимальную плотность потока. Когда все молекулы выровнены, плотность потока достигает максимального значения, насыщая сердечник.


Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры

Запаздывание во времени намагничивания сердечника от значения H (сила намагничивания) вызвано молекулярным возбуждением. То есть каждая молекула стремится выровняться в направлении внешнего поля, а затем, когда направление тока, протекающего через катушку, инвертируется, она должна выровняться в противоположном направлении. Если полярность H меняется медленно, используется очень мало энергии. Если полярность H меняется на противоположную, значительное количество тепла генерируется молекулами, сталкивающимися друг с другом в сердечнике, что приводит к потерям большой энергии, известным как потери на гистерезис.


Типичная кривая гистерезиса ферромагнитного материала показана на следующем рисунке.


Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры

Когда сердечник полностью размагничен, подается питание. Сила намагничивания (H) увеличивается от начала координат (0) до точки a, где материал сердечника насыщается при +16000 Гс. Когда сила намагничивания уменьшается до 0, материал сердечника не размагничивается с той же скоростью. В точке b с приложенной намагничивающей силой 0 Э плотность потока все еще составляет около +12000 Гс. В этот момент ток через катушку меняет направление, так что сердечник намагничивается в противоположном направлении. Сердечник не размагничивается полностью до тех пор, пока в точке c не будет достигнута сила намагничивания 4 Э. Поскольку процесс намагничивания продолжается в отрицательном направлении от точки c к точке d, полярность сердечника меняется на противоположную и полностью насыщается при силе намагничивания - 16000 Гс. Поскольку сила намагничивания снижается до 0, материал сердечника все еще имеет –12000 Гс в точке е. Увеличение силы намагничивания в этой точке приводит к размагничиванию сердечника в точке f и насыщению сердечника в положительном направлении в точке а.


Теперь рассмотрим такое понятие как остаточная намагниченность или остаточный магнетизм. Остаточная намагниченность – это способность материала сердечника сохранять свой магнетизм после снятия намагничивающей силы. Остаточная намагниченность наиболее заметна в твердой стали и наименее заметна в мягком чугуне. Величина остаточного магнетизма при уменьшении силы намагничивания до 0 зависит от типа материала сердечника. Материалы сердечника с наибольшей статочной намагниченностью и, следовательно, с наибольшей площадью, ограниченной кривой гистерезиса, имеют самые большие потери энергии. Материалы с большей площадью кривой гистерезиса обычно обладают большей магнитной способностью. Например, отожженная сталь имеет около одного вдвое меньшую остаточную намагниченность, чем у твердой стали. Это подробно показано на следующем рисунке.


Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры

Магнитные вещества, состоящие из магния, марганца или железа, имеют прямоугольную кривую гистерезиса, как на следующем рисунке. Поскольку сила намагничивания постепенно увеличивается в положительном направлении, почти не происходит изменения в точке B. В точке, где сила намагничивания достигает критической точки, (a), сердечник становится насыщенным. При уменьшении силы намагничивания сердечник остается насыщенным в положительном направлении до тех пор, пока не будет достигнута критическая точка (b), в результате чего сердечник насыщается в отрицательном направлении. Затем этот цикл повторяется.


Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры

Поскольку материалы всегда насыщены в положительном или отрицательном направлении, этот принцип стал основой создания отличных устройствам для хранения цифровой информации в 1950-х и 1960-х годах, хотя плотность памяти была мала по сравнению с современной технологией.


Теперь рассмотрим удельное магнитное сопротивление. Удельное магнитное сопротивление – это удельное сопротивление на кубический сантиметр материала. Данная величина иногда используется для сравнения сопротивления различных материалов по отношению к воздуху. Например, воздух имеет магнитное сопротивление, которое в 1800 раз больше, чем у железа. Удельное магнитное сопротивление является обратной величиной проницаемости, которая является величиной способность проводить магнитные силовые линии. Чем больше коэффициент отражения, тем больше сопротивление магнитным силовым линиям.


Помимо применения в соленоидах, реле и сцеплениях, электромагниты используются для подъема тяжелых масс магнитных материалов. В то время как постоянные магниты имеют магнитоудерживающий (жесткий) материал катушки, электромагниты имеют немагнитно-удерживающий (мягкий) материал катушки, который демонстрирует магнитные свойства только тогда, когда ток течет через катушку. Управляя потоком тока с помощью источника постоянного тока и переключателя, электромагниты можно включать и выключать и использовать для перемещения тяжелых магнитных материалов, таких как сталь, из одного места в другое.


Немаловажным термином в контексте данной темы является магнитная проводимость или относительная проницаемость. Это свойство материала сердечника, которое способствует прохождению магнитных силовых линий. Относительная проницаемость сравнивается с проводимостью в электрической цепи и является обратной величиной сопротивления. Относительная проницаемость рассчитывается по следующей формуле:


Что такое гистерезис (петля гистерезиса), его принцип и основные параметры

Здесь: Pm = относительная проницаемость материала. Единицей измерения магнитной проницаемости в системе СИ является генри (H), то есть веберы на ампер-виток. Rm = сопротивление материала в ампер-витках на Вебер.




© digitrode.ru


Теги: гистерезис




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий