Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Площадь петли гистерезиса в соответствующих масштабах А § и dq abs ( а и b — масштабы по осям абсцисс и ординат) равна потерям Wr энергии в диэлектрике конденсатора за один период изменения напряжения. Эти потери называют потерями на диэлектрический гистерезис. [33]
Площадь петли гистерезиса пропорциональна энергии, затраченной при одном цикле перемагничивания. [35]
Площадь петли гистерезиса , как указывалось, в общем случае отличается от площади статической петли гистерезиса. Действительно, при изменяющемся во времени магнитном потоке в магнитопроводе индуктируются вихревые токи / в ( рис. 8.9, а), которые зависят как от частоты магнитного потока, так и от удельной электрической проводимости материала и конструкции магнитопровода. Вихревые токи 1В вызывают дополнительные потери энергии и нагрев магнитопровода. Кроме того, вихревые токи оказывают размагничивающее действие в магнитопроводе. Поэтому прежнее значение магнитного потока, а значит, и индукции при учете вихревых токов получается при большем намагничивающем токе, а значит, и при большей напряженности магнитного поля. [36]
Площадь петли гистерезиса характеризует количество энергии, которая поглощается материалом за один цикл нагрузки и разгрузки. Поглощаемая материалом энергия частично переходит в тепло, вследствие чего температура образца повышается. Явление гистерезиса имеет особое значение в условиях знакопеременных нагрузок. В этих случаях, в отличие от статических нагрузок, из-за внутреннего трения в пластмассе могут появляться микроскопические трещины, ослабляющие материал. [37]
Площадь петли гистерезиса в соответствующих масштабах А § и dq abs ( а и b — масштабы по осям абсцисс и ординат) равна потерям Wr энергии в диэлектрике конденсатора за один период изменения напряжения. Эти потери называют потерями на диэлектрический гистерезис. [38]
Площадь петли гистерезиса для данного материала пропорциональна потерям на гистерезис и на вихревые токи. [40]
Площадь петли гистерезиса характеризует собой энергию Wr, рассеиваемую за один цикл перемагничивания в единице объема V ферромагнитного тела. [41]
Площадь петли гистерезиса измеряется планиметром. [42]
Площадь петли At / пропорциональна доле удельной энергии упругости, перешедшей в тепло. Для оценки величины гистерезиса упругости пользуются отношением Ч AC / / U, где U — удельная энергия упругой деформации. [44]
Площадь петли гистерезиса в масштабе чертежа означает работу, которую затрачивает внешнее поле для одного перемагничивания тела, преодолевая силы, препятствующие переориентировкам областей намагничивания; эта работа выделяется в виде тепла. Очевидно, для уменьшения потерь на это перемагничивание, например в сердечнике трансформатора, необходимо использовать мягкие ферромагнетики ( рис. 3.76, б), для которых работа перемагничивания мала. [45]
Статическая, динамическая, частная, предельная, прямоугольная петля гистерезиса: определения
Петля магнитного гистерезиса — замкнутая кривая, выражающая зависимость магнитной индукции B (намагниченности M или остаточной магнитной индукции Br) материала от напряженности магнитного поля H при периодическом изменении последнего. В соответствии с выбранным параметром (магнитная индукция B, остаточная магнитная индукция Br или намагниченность M), используют термин «Петля магнитного гистерезиса по магнитной индукции», «Петля магнитного гистерезиса по намагниченности» или «Петля магнитного гистерезиса по остаточной магнитной индукции». На рисунке представлены все три вида петель магнитного гистерезиса, измеренные на образце постоянного литого магнита. При этом использована система единиц СГС, в которой магнитная индукция B, намагниченность M и напряженность магнитного поля Н связаны соотношением B = H + 4πM, а остаточная магнитная индукция и остаточная намагниченность Br = 4πMr. Из рисунка видно, что значения коэрцитивной силы по магнитной индукции HCB, по намагниченности HCM и по остаточной магнитной индукции HCr различаются. Это различие обусловлено разным магнитным состоянием образца в момент перехода через нуль соответствующих кривых. Так, после удаления внешнего магнитного поля, соответствующего коэрцитивной силе HCB и HCM в состоянии B = 0 и M = 0, образец будет иметь положительную остаточную магнитную индукцию при Н = 0, т.е. он по кривой возврата не перейдет в размагниченное состояние (M = 0 и H = 0). С другой стороны, после удаления внешнего магнитного поля, соответствующего коэрцитивной силе HCr в состоянии Br = 0, образец переходит в размагниченное состояние. Поэтому величину HCr называют релаксационной коэрцитивной силой. Впервые графическую зависимость намагниченности от магнитного поля в виде петли магнитного гистерезиса представил Варбург (1881).
Петля магнитного гистерезиса по магнитной индукции
Петля магнитного гистерезиса по магнитной индукции — замкнутая кривая, выражающая зависимость магнитной индукции материала от напряженности магнитного поля при периодическом изменении последнего. Петля магнитного гистерезиса наиболее часто используется для характеристики магнитомягких материалов. Не однозначная зависимость магнитной индукции от напряженности магнитного поля является следствием магнитного гистерезиса, который обусловлен существованием метастабильных состояний, предоставляющих возможность выбора различных состояний ферромагнетика при изменении магнитного поля. Если изменять напряженность магнитного поля от —Нmax до +Нmax и снова к —Нmax, то зависимость В = В(Н) будет иметь вид петли магнитного гистерезиса по индукции. При каждом новом цикле перемагничивания магнитная индукция для одного и того же значения напряженности магнитного поля будет несколько различаться, однако с увеличением числа циклов это различие нивелируется. Считается, что стабильность петли магнитного гистерезиса достигается примерно через десять циклов перемагничивания. На рисунке представлена симметричная петля магнитного гистерезиса прецизионного магнитомягкого сплава 79НМ, стабилизированная при максимальной напряженности магнитного поля Нmax = 2500А/м. Если максимальное магнитное поле соответствует состоянию магнитного насыщения, то такую петлю называют предельной петлей магнитного гистерезиса. Остальные петли семейства называют частными петлями магнитного гистерезиса. Вершины симметричных петель магнитного гистерезиса образуют основную кривую намагничивания. Экспериментально основную кривую намагничивания получить значительно проще, чем начальную кривую намагничивания (кривую первого намагничивания), поэтому основная кривая намагничивания используется наиболее широко. Петля магнитного гистерезиса состоит из двух ветвей: восходящей ветви, характеризующей нарастание напряженности магнитного поля от —Hmax до +Hmax с положительным дифференциалом dH > 0, и нисходящей ветви, характеризующей убывание напряженности магнитного поля от +Hmax до —Hmax с отрицательным дифференциалом dH
Что такое гистерезис?
В сердечнике любого электромагнита после выключения тока всегда сохраняется часть магнитных свойств, называемая остаточным магнетизмом. Величина остаточного магнетизма зависит от свойств материала сердечника и достигает большего значения у закаленной стали и меньшего у мягкого железа.
Однако, как бы ни было мягко железо, остаточный магнетизм все же будет оказывать известное влияние в том случае, если по условиям работы прибора необходимо перемагничивание его сердечника, т. е. размагничивание до нуля и намагничивание в противоположном направлении.
Действительно, при всяком изменении направления тока в обмотке электромагнита необходимо (благодаря наличию в сердечнике остаточного магнетизма) сначала размагнитить сердечник, и только после этого он может быть намагничен в новом направлении. Для этого потребуется какой-то магнитный поток противоположного направления.
Иначе говоря, изменение намагничивания сердечника (магнитной индукции) всегда отстает от соответствующих изменений магнитного потока (напряженности магнитного поля), создаваемого обмоткой.
Это отставание магнитной индукции от напряженности магнитного поля носит название гистерезиса . При каждом новом намагничивании сердечника для уничтожения его остаточного магнетизма приходится действовать на сердечник магнитным потоком противоположного направления.
Практически это будет означать затрату какой-то части электрической энергии на преодоление коэрцитивной силы, затрудняющей поворот молекулярных магнитиков в новое положение. Затраченная на это энергия выделяется в железе в виде тепла и представляет потери на перемагничивание, или, как говорят, потери на гистерезис .
Исходя из сказанного, железо, подверженное в том или ином приборе непрерывному перемагничиванию (сердечники якорей генераторов и электродвигателей , сердечники трансформаторов), должно выбираться всегда мягкое, с очень небольшой коэрцитивной силой. Это дает возможность уменьшить потери на гистерезис и тем самым повысить коэффициент полезного действия электрической машины или прибора.
Петля гистерезиса — кривая, изображающая ход зависимости намагничивания от напряженности внешнего поля. Чем больше площадь петли, тем большую работу на перемагничивание надо затратить.
Представим себе простой электромагнит с железным сердечником. Проведем его через полный цикл намагничивания, для чего будем менять намагничивающий ток от нуля до величины ОМ в обоях направлениях.
Начальный момент: сила тока равна нулю, железо не намагничено, магнитная индукция В=0.
1-ая часть: намагничивание изменением тока от 0 до величины — + ОМ. Индукция в железе сердечника будет возрастать сначала быстро, затем медленнее. К концу операции, в точке А железо так насыщено магнитными силовыми линиями, что дальнейшее усиление тока (свыше + ОМ) может дать самые незначительные результаты, почему операцию намагничивания можно считать законченной.
Намагничивание до насыщения означает, что имеющиеся в сердечнике молекулярные магниты, находящиеся в начале процесса намагничивания в полном, а затем лишь в частичном беспорядке, почти все расположились теперь стройными рядами, северными полюсами в одну сторону, южными в другую, почему на одном конце сердечника мы имеем теперь северную полярность, на другом — южную.
2-я часть: ослабление магнетизма вследствие уменьшения тока от + ОМ до 0 и полное размагничивание при токе — OD. Магнитная индукция, изменяясь по кривой АС, дойдет до значения ОС, в то время как ток уже будет равен нулю. Эту магнитную индукцию называют остаточным магнетизмом, или остаточной магнитной индукцией. Для уничтожения ее, для полного, следовательно, размагничивания, необходимо дать в электромагнит ток обратного направления и довести его до значения, соответствующего на чертеже ординате OD.
3-я часть: намагничивание в обратную сторону путем изменения тока от — OD до — ОМ1. Магнитная индукция, возрастая по кривой DE, дойдет до точки Е, соответствующей моменту насыщении.
4-я часть: ослабление магнетизма постепенным уменьшением тока от — ОМ1, до нуля (остаточный магнетизм OF) и последующее размагничивание путем перемены направления тока и доведения его до величины + ОН.
5-я часть: намагничивание, соответствующее процессу 1-й части, доведение магнитной индукции от нуля до + МА путем изменении тока от + ОН до + ОМ.
П ри уменьшении размагничивающего тока до нуля не все элементарные или молекулярные магниты приходят в прежнее беспорядочное состояние, но часть их сохраняет свое положение, соответствующее последнему направлению намагничивания. Это явление запаздывания или задерживания магнетизма и носит название гистерезиса.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Что такое петля гистерезиса?
Биологические и физические системы способны мгновенно откликаться на приложенное к ним воздействие. Если рассмотреть это явление на временной оси координат, то становится заметно, что отклик зависит от предыстории системы и ее текущего состояния. График, который наглядно демонстрирует это свойство систем, получил название петли гистерезиса, которая отличается остроугольной формой.
Оригинальная форма петли обусловлена эффектом насыщения и неравномерностью траектории между соседними расстояниями. Эффект гистерезиса имеет кардинальные отличия от инерционности, с которой его часто путают, забывая о том, что монотонное сопротивление существенно отличается от мгновенного сопротивления на воздействие.
Петля гистерезиса является циклом, в ходе которого часть свойств системы используются независимо от воздействий, а часть – отправляется на повторную проверку.
Явление гистерезиса в физике
В физике наиболее часто системы сталкиваются со следующими видами гистерезиса:
- Магнитный – отражает зависимость между векторами напряжения магнитного поля и намагничивания в веществе. Это явление объясняет существование постоянных магнитов.
- Сепнгетоэлектрический – зависимость между поляризацией сегнетоэлектриков и изменения внешнего электрического поля.
- Упругий – зависимость деформации упругих материалов от воздействия высоких давлений. Это явление лежит в основе великолепных механических характеристик изделий из кованого метала.
Упругий гистерезис встречается двух основных видов – статический и динамический. В первом случае петля будет равномерной, во втором – постоянно меняющейся.
Применение гистерезиса в электронике
В электротехнике широко применяются устройства, в основе которых лежат магнитные взаимодействия. Наиболее распространение получили магнитные носители данных. Понимание гистерезиса необходимо для подавления в них шумов, таких как быстрые колебания или дребезжание контактов.
В большинстве электронных приборов наблюдается явление теплового гистерезиса. В процессе работы устройства нагреваются, а после охлаждения ряд характеристик уже не могут принять первоначальные явления.
Так, в процессе нагрева происходит расширение микросхем и печатных плат, полупроводниковых кристаллов. В результате развивается механическое напряжение, воздействие которого на элементы системы сохраняется после остывания. Особенно ярко тепловой гистерезис проявляется в высокоточных источниках опорного напряжения.