Петля гістерезису

Цикл гістерезису є графом B-H з чотирма квадрантами, з якого виходять втрати гістерезису, коерцитивна сила і затримка магнітного матеріалу.
Щоб зрозуміти петлю гістерезису, ми припустимо, що потрібно взятимагнітний матеріал для використання в якості ядра, навколо якого намотаний ізольований провід. Котушки підключені до джерела живлення (DC) через змінний резистор для зміни струму I. Ми знаємо, що струм I прямо пропорційний величині сили намагнічування (H)

Де, N = немає. повороту котушки і l — ефективна довжина котушки. Щільність магнітного потоку цього ядра становить B, яка прямо пропорційна силі намагнічування H.

Тепер ми повинні знати деякі важливі терміни, пов’язані з цим Hysteresis Loop.

Визначення гістерезису

Гістерезис магнітного матеріалу є властивістю, завдяки якій щільність потоку (В) цього матеріалу відстає від сили намагнічування (Н).

Визначення сили примусу

Коерцитивну силу визначають як негативне значення сили намагнічування (-Н), що зменшує залишкову щільність потоку матеріалу до нуля.

Щільність залишкового потоку

Залишкова щільність потоку — це певне значення магнітного потоку на одиницю площі, що залишається в магнітному матеріалі без присутності сили намагнічування (тобто H = 0).

Визначення ретенційності

Вона визначається як ступінь, до якої магнітний матеріал набуває магнетизм після того, як сила намагнічування (Н) зведена до нуля.
Тепер давайте зробимо крок за кроком, щоб зробити чітке уявлення петля гістерезису.

• Крок 1:
  При струмі живлення I = 0, тому немає наявності густини потоку (B) і сили намагнічування (H). Відповідна точка є «O» на графіку вище.
• Крок 2:
  Коли струм збільшується від нульового значення до певної величини, сила намагнічування (H) і щільність потоку (B) обидві встановлюються і збільшуються після шляху o — a.
• Крок 3:
  Для певного значення струму щільність потоку (B) стає максимальною (B_макс). Точка вказує на магнітну насиченість або максимальну щільність потоку цього матеріалу серцевини. Всі елементи матеріалу сердечника ідеально узгоджені. Звідси H_макс позначена на осі Н. Таким чином, жодна зміна величини B з подальшим збільшенням H не виникає за межами точки «a».
• Крок 4:
  Коли значення струму зменшується від його значення насичення магнітного потоку, H зменшується разом з декрементом B, не слідуючи попередньому шляху, йдучи за кривою a — b.
• Крок 5:
  Точка «b» вказує H = 0 для I = 0 з aпевне значення B. Це відставання B від H називається гістерезисом. Точка «b» пояснює, що після видалення сили намагнічування (Н) властивість магнетизму з малим значенням залишається в цьому магнітному матеріалі і відома як залишковий магнетизм_r). Тут o — b — величина залишкової щільності потоку за рахунок утримування матеріалу.
• Крок 6:
  Якщо напрямок струму I змінюється на протилежне, напрямок H також змінюється. Приріст H у зворотному напрямку після шляху b — c зменшує величину залишкового магнетизму (B_r), яка дорівнює нулю в точці «c» з певним негативним значенням H. Це негативне значення H називається коерцитивною силою (H)_c)
• Крок 7:
  H більше збільшується в негативному напрямкудалі; B отримує зворотний шлях після шляху c — d. У точці dd знову відбувається магнітне насичення, але в протилежному напрямку щодо попереднього випадку. У точках «d», B і H отримують максимальні значення в зворотному напрямку, тобто (-B_m і -H_m).
• Крок 8:
  Якщо ми зменшимо значення H в цьому напрямку, B знову зменшиться після шляху de. У точці «e» H отримує нульове значення, але B має кінцеве значення. Точка «е» означає залишковий магнетизм (-B)_r) матеріалу магнітопроводу в протилежному напрямку щодо попереднього випадку.
• Крок 9:
  Якщо напрямок H знову змінюється на протилежну сторону за допомогою реверсування струму I, то залишковий магнетизм або густина залишкового потоку (-B)_r) знову зменшується і дорівнює нулю в точці «f»наступний шлях e — f. Знову подальше збільшення H, значення B зростає від нуля до його максимального значення або рівня насичення в точці наступного шляху f -.

Шлях a — b — c — d — e — f — формує петлю гістерезису.
[NB: форма і розмір петлі гістерезису залежать від природи вибраного матеріалу]

Основні переваги петля гістерезису наведені нижче.

1. Менша область петлі гістерезису символізує меншу втрату гістерезису.
2. Петля гістерезису забезпечує величину ретенційності і коерцитивності матеріалу. Таким чином, спосіб вибору ідеального матеріалу для виготовлення постійного магніту, серцевини машин стає легше.
3. З графіка B-H можна визначити залишковий магнетизм і таким чином вибирати матеріал для електромагнітів легко.

Гістерезис в електротехніці і електроніці що це таке, коротко і зрозуміло

Зміст

1. Що таке гістерезис в електротехніці і електроніці?
2. Що таке гістерезис?
3. динамічний гистерезис
4. петля гістерезису
5. Гістерезис в електротехніці
6. Явища діелектричного гістерезису
7. Гістерезис в електроніці

Деякі фізичні та інші системи з запізненням відповідають на різноманітні впливи, прикладені до них. При цьому відгук на вплив багато в чому залежить від поточного стану системи і визначається передісторією справжнього стану. Для опису таких явищ застосовується термін – гістерезис, що в перекладі з грецького означає відставання.

Що таке гістерезис?

Говорячи простою і зрозумілою мовою – гістерезис це відповідна, запізніла реакція певної системи на певний подразник (вплив). При усуненні причини, що викликала відповідну реакцію системи, або в результаті протилежної дії, вона повністю або частково повертається до початкового стану. Причому для такого явища характерно те, що поведінка системи між крайніми станами не однаково. Тобто: характеристики переходу від початкового стану і назад – сильно відрізняються.

Явище гістерезису спостерігається:

• у фізиці;
• електротехніки та електроніки;
• біології;
• геології;
• гідрології;
• економіці;
• соціології.

Гістерезис може мати як корисне, так і згубний вплив на процеси, що відбуваються. Це чітко проглядається в електротехніці і електроніці, про що мова піде нижче.

динамічний гистерезис

Розглянемо явище запізнювання реакції в часі на прикладі механічної деформації. Припустимо у нас є металевий стрижень, що володіє пружною деформацією. Докладемо до одного кінця стрижня силу, спрямовану в бік іншого кінця, який спочиває на опорі. Наприклад, поставимо стрижень під прес.У міру зростання тиску, тіло буде стискатися. Залежно від механічних характеристик металу, реакція стрижня на прикладену силу (напруга) буде проявлятися по-різному: спочатку сила пружності поступово зростатиме, потім вона різко спрямується до граничного значення. Досягнувши порогового значення, сила пружного напруги вже не зможе протидіяти дедалі більшій нагружению.Якщо збільшувати силу тиску, то в стержні відбудуться незворотні зміни – він, або змінить свою форму, або зруйнується. Але ми не будемо доводити наш експеримент до такого стану. Почнемо зменшувати силу тиску. Реакція напруги при цьому буде змінюватися дзеркально: спочатку різко знизиться, потім поступово буде прагнути до нуля, у міру розвантаження. Відставання процесу розвитку деформації в часі, під дією прикладеного механічного напруження внаслідок пружного гістерезису описується динамічною петлею (див. Рис. 2). Явище обумовлено особливостями переміщень дислокацій мікрочастинок речовини.Розрізняють пружний гістерезис двох видів:

1. Динамічний, при якому напруги змінюються циклічно, а максимальна амплітуда напружень не досягає меж пружності.
2. Статичний, характерний для вязкоупругих або непружних деформацій. При таких деформаціях повністю, або частково зникають напруги при знятті навантаження.

Причиною динамічного гістерезису є також сили термопружності і Магнітопружний.

петля гістерезису

Крива, що характеризує хід залежності відповідної реакції системи від прикладеного впливу називається петлею гістерезису (показана на рис. 1).

Рис. 1. Петля гістерезисуВсі петлі, що характеризують циклічний гистерезис, складаються з однієї або декількох замкнутих ліній різної форми. Якщо після завершення циклу система не повертається в початковий стан, (наприклад, при в’язкопружного деформації), то динамічна петля має вигляд кривої, показаної на малюнку 2.

Рис. 2. Динамічна петляАналіз гістерезисних петель дозволяє дуже точно визначити поведінку системи в результаті зовнішнього впливу на неї.

Гістерезис в електротехніці

Важливими характеристиками сердечників електромагнітів та інших електричних машин є параметри намагнічування феромагнітних матеріалів, з яких вони виготовляються. Дослідити ці матеріали допомагають петлі ферромагнетиков. В даному випадку простежується нелінійна залежність внутрішньої магнітної індукції від величини зовнішніх магнітних полів.На процес намагнічування (перемагнічування) впливає попередній стан феромагнетика. Крім того, крива намагнічування залежить від типу феромагнітного зразка, з якого складається сердечник.Якщо по котушці з сердечником циркулює змінний струм, то намагнічування зразка призводить до відставання намагнічування. В результаті намагнічування сердечника відбувається зрушення фаз в ланцюзі з індуктивним навантаженням. Ширина петлі гистерезиса при цьому залежить від гістерезисних властивостей феромагнетиків, що застосовуються в осерді. Це пояснюється тим, що при зміні полярності струму, ферромагнетик якийсь час зберігає придбану орієнтацію полюсів. Для переорієнтації цих полюсів потрібен час і додаткова енергія, яка витрачається на нагрівання речовини, що призводить до гістерезисних втрат. За величиною втрат матеріали підрозділяються на магнитомягкие і магнітотверді (див. Рис. 3).

Рис. 3. Класифікація магнітних матеріалівМагнітний гістерезис в феромагнетиках відображає залежність вектора намагнічування від напруженості електричного поля (див. Рис. 3). Але не тільки зміна поля по знаку викликає гистерезис. Обертання поля або (що, те ж саме) магнітного зразка, також зрушує тимчасові характеристики намагнічування.

Рис. 4. Петлі гистерезиса під дією зміни напруженості поляЗверніть увагу, що на малюнку зображено подвійні петлі. Такі петлі характерні для магнітного гистерезиса.У однодоменних ферромагнетиках, які складаються з дуже маленьких частинок, утворення доменів не підтримує (не вигідно з точки зору енергетичних витрат). У таких зразках можуть відбуватися тільки процеси магнітного обертання.

Рис. 5. Механізм виникнення петлі магнітного гістерезисуВ електротехніці гістерезисна властивості використовуються досить часто:

• в роботі електромагнітних реле;
• в конструкціях комутаційних приладів;
• при створенні електромоторів і інших силових механізмів.

Явища діелектричного гістерезису

У діелектриків відсутні вільні заряди. Електрони тісно пов’язані зі своїми атомами і не можуть переміщатися. Іншими словами, у діелектриків спонтанна поляризація. Такі речовини називаються сегнетоелектриками.Однак під дією електричного поля заряди в діелектриках поляризуються, тобто змінюють орієнтацію в протилежні сторони. Зі збільшенням напруженості поля абсолютна величина вектора поляризації зростає з нелінійного принципом. У певний момент поляризація досягає насиченим, що викликає ефект діелектричного гістерезису.На зміну поляризації йде частина енергії, у вигляді діелектричних втрат.

Гістерезис в електроніці

При спрацьовуванні різних порогових елементів, часто застосовуються в електронних пристроях, потрібно затримка в часі. Наприклад, гістерезис використовується в компаратороах або тригерах Шмідта з метою стабілізації роботи пристроїв, які можуть спрацьовувати в результаті перешкод або випадкових сплесків напруги. Затримка за часом виключає випадкові відключення електронних вузлів.На такому принципі працює електронний термостат. При досягненні заданого рівня температури пристрій спрацьовує. Якби не було ефекту затримування, частота спрацьовувань виявилася б невиправдано високою. Зміна температури на частки градуса призводило б до відключення термостата.На практиці часто різниця в кілька градусів не має особливого значення. Використовуючи пристрої, що володіє тепловим гистерезисом, дозволяє оптимізувати процес підтримки робочої температури.

Петля гистерезиса

Петля гистерезиса
Далее: Домены Up: Микромагнитные системы Предыдущий: Микромагнитные системы Содержимое Отличительной чертой магнитной системы является петля гистерезиса . Этот традиционно представляется графически как общая намагниченность образца против некоторого приложенного магнитного поля. Значение приложенное поле, где петля пересекает нулевую намагниченность, известно как coercive поле или , и поэтому это представляет величина приложенного поля, необходимая для обращения намагниченности направление магнита. Остаточная намагниченность равна намагниченность, которая остается, когда приложенное поле уменьшается до нуля. Принуждающее поле т.е.

прикладное поле где общая намагниченность образца равна нулю Принуждающее поле т.е. прикладное поле где общая намагниченность образца равна нулю ( ) Остаточная намагниченность т.е. величина намагничивание образца, когда приложенное магнитное поле равно нулю

Сравнение петель гистерезиса, таких как на рисунке 2.10, мягкого и жесткого магнита можно обратите внимание, что более мягкий магнит будет иметь узкую петля гистерезиса, т. е. приложенное поле, необходимое для реверсирования намагниченность относительно низкая, и жесткий магнит будет имеют сравнительно широкую петлю гистерезиса.

Точка, в которой общая намагниченность образца больше не может увеличиваться (поскольку вся намагниченность направлена ​​исключительно в одну направление) — точка насыщения или — определяется как плато на крайних значениях приложенного поля в петле гистерезиса. Точка насыщения т.е. величина максимально возможной намагниченности образца

Также следует отметить, что площадь под петлей гистерезиса эквивалентна энергии, которая, когда поле обращено, равна превращается в тепло.

Для длительного хранения данных желательно иметь материал с широкой петлей гистерезиса и, следовательно, большим коэрцитивным полем, т.к. это затрудняет потерю указанного материала. состояние намагниченности. Узкая петля гистерезиса является характерной чертой полезно для таких приложений, как записывающие головки, как в этих временное намагничивание способствует легкому переключению между намагничиванием состояния.

Идеальные петли гистерезиса для приложений в магнитных средах можно увидеть на рисунке 2.11.

Рисунок 2.10: Две типичные петли гистерезиса — левая петля показывает некоторый постоянно магнитный материал, правая петля — более мягкий магнит. Сплошная синяя линия указывает на уменьшающееся поле, пунктирная красная линия указывает на увеличивающееся поле

Рисунок 2.11: Идеалы магнитной записи. Квадратная петля с высокой коэрцитивной силой хороша для долговременного хранения данных; бесконечно узкая петля с диагональными характеристиками желательна для переключения поля, необходимого для считывающих головок в приложениях с магнитными носителями

---

Далее: Домены Up: Микромагнитные системы Предыдущий: Микромагнитные системы Содержимое

Ричард Бордман 2006-11-28

Что вы подразумеваете под гистерезисом? Объясните петлю гистерезиса и потерю гистерезиса.

Ответить

Проверено

181,2 тыс.+ просмотров

Подсказка: Гистерезис возникает в системе с магнитным полем. Петля гистерезиса представляет плотность магнитного потока и напряженность намагничивающего поля. Поскольку ток течет в обоих направлениях, потери на гистерезис вызваны намагничиванием и размагничиванием сердечника. Поскольку ток течет в обоих направлениях, потери на гистерезис вызваны намагничиванием и размагничиванием сердечника.

Полный ответ:
Гистерезис- Эффект гистерезиса возникает, когда намагниченность ферромагнитных материалов отстает от намагниченности магнитного поля. Всякий раз, когда ферромагнитное вещество вставляется в катушку с током, оно намагничивается в результате присутствия магнитного поля. Гистерезис — это процесс размагничивания вещества путем изменения направления тока.

Петля гистерезиса. Петля формируется путем непрерывного контроля магнитного потока, создаваемого ферромагнитным веществом при изменении внешнего намагничивающего поля.

На графике показана петля гистерезиса.
Когда напряженность магнитного поля (H) увеличивается с нуля до единицы, плотность магнитного потока (B) увеличивается.
Значение магнетизма увеличивается, когда магнитное поле увеличивается, пока не достигнет точки A, также известной как точка насыщения, где B остается постоянным.
По мере уменьшения значения магнитного поля уменьшается и значение магнетизма. Однако вещество или материал сохраняет некоторую магнитную способность к удерживанию, иногда известную как остаточный магнетизм, когда B и H оба равны нулю.
Когда магнитное поле смещается в отрицательную сторону, магнетизм также уменьшается. Материал полностью размагничен в точке C.
Коэрцитивная сила – это величина силы, необходимая для устранения ретенционной способности материала (C).
Цикл повторяется в противоположном направлении с точкой насыщения D, точкой сохранения E и коэрцитивной силой F.
Процессы прямого и противоположного направления завершают цикл, который называется петлей гистерезиса.
Потеря гистерезиса. Гистерезис может вызвать потерю энергии в ферромагнитных сердечниках электрических машин. Это связано с тем, что направление протекания переменного тока и, следовательно, направление создаваемого им магнитного поля постоянно меняются. Это заставляет молекулы в ядре мигрировать, чтобы исправить их выравнивание. Эти молекулы сталкиваются друг с другом во время этого движения, вызывая трение и тепло. Гистерезисные потери — это потери энергии, вызванные трением молекул в ядре.

Примечание:
Ферромагнитные материалы имеют общую характеристику, называемую гистерезисом. Гистерезис — это явление, которое наблюдается во всех ферромагнитных материалах. Количество магнетизма, которое сохраняется после удаления внешнего намагничивающего поля, известно как сохраняемость. Величина обратного (отрицательного H) внешнего намагничивающего поля, необходимая для полного размагничивания вещества, называется коэрцитивной силой.

Дата последнего обновления: 28 мая 2023 г.