Гистерезис в электротехнике
Гистерезис — это явление, при котором зависимость физической величины от другой величины не является однозначной. В электротехнике гистерезис проявляется в материалах, намагниченность которых зависит от ранее приложенного магнитного поля.
Магнитный гистерезис
Магнитный гистерезис — это зависимость намагниченности (B) ферромагнитного материала от напряженности магнитного поля (H). Когда материал намагничивается, его намагниченность увеличивается до определенного максимального значения, называемого насыщением. Если теперь уменьшить напряженность магнитного поля, намагниченность не возвращается к нулю, а остается на определенном уровне, называемом остаточной намагниченностью.
Чтобы полностью размагнитить материал, необходимо приложить магнитное поле в обратном направлении. При этом намагниченность уменьшается до нуля, а затем переходит под постоянное значение, называемое коэрцитивной силой. После перехода намагниченности через ноль цикл повторяется в обратном направлении.
Цикл гистерезиса
График зависимости намагниченности от напряженности магнитного поля образует петлю гистерезиса. Цикл гистерезиса имеет характерную форму и зависит от типа ферромагнитного материала.
Потери на гистерезис
Петля гистерезиса является замкнутой, что означает, что при перемагничивании материала происходит потеря энергии. Эти потери называются потерями на гистерезис.
Применения гистерезиса
Гистерезис имеет как преимущества, так и недостатки:
Преимущества:
* Использование в ядерном магнитном резонансе (ЯМР) для измерения магнитных свойств материалов
* Использование в постоянных магнитах для хранения и создания магнитного поля
* Использование в трансформаторах для уменьшения потерь на вихревые токи
Недостатки:
* Потери энергии при перемагничивании
* Ограничение использования некоторых материалов в высокочастотных приложениях из-за потерь на гистерезис
Минимизация потерь на гистерезис
Потери на гистерезис можно минимизировать, используя материалы с низкими потерями и ограничивая диапазон перемагничивания.