Явление магнитного гистерезиса касается работы электромагнитов. Производя расчет работы катушки в электродвигателе, приходится непременно учитывать размер гистерезиса. О том, что это такое, следует рассказать подробнее.
Электромагнит, даже будучи отключенным от питания, обязательно сохраняет долю своих магнитных свойств. То есть питание от катушки отключено, но сердечник при этом по-прежнему намагничен. Это явление называется остаточным магнетизмом. В первую очередь величина остаточного магнетизма зависит от свойств материала, из которого изготовлен сердечник. Мягкое железо имеет небольшой остаточный магнетизм, а закаленная сталь – большой. Свойства различных металлов сохранять остаточный магнетизм обязательно учитываются при выборе типа сердечника для катушки электромагнита.
Условия работы сердечников предполагают намагничивание в одном направлении, затем сведение магнитных свойств до нулевой отметки, после чего намагничивание в обратном направлении. Явление остаточного магнетизма мешает такой работе. Получается, что обмотка катушки уже сменила направление намагничивания, а сердечник катушки сохраняет остаточное магнитное поле, мешающее работе электромагнита.
Получается, что изменение магнитного потока обмотки катушки опережает изменение намагничивания сердечника. Именно это явление и получило название гистерезиса. Чтобы свести на нет это отставание, на сердечник каждый раз при смене направления магнитного потока в обмотке приходится воздействовать противоположно направленным магнитным потоком.
Часть полезной электроэнергии при этом тратится на преодоление гистерезиса. Процесс сопровождается нагревом сердечника. Чтобы повысить КПД электродвигателя, приходится учитывать гистерезис, и выбирать сердечник из мягкого железа. Отчасти поэтому КПД электромагнита никогда не может быть равным 100%.
Рис. 1. Петля гистерезиса
Визуально гистерезис можно представить на графике, отображающем зависимость намагничивания сердечника от напряженности внешнего поля. Замкнутая кривая, представленная на графике, носит название петли гистерезиса. Данная кривая характеризуется площадью. Площадь указывает, насколько большую работу придется проделать, чтобы преодолеть гистерезис. Чем меньше площадь петли гистерезиса, тем меньше потери энергии на ее преодоление.
