¿Qué es la histéresis, cuáles son los beneficios y los daños de este fenómeno?
Definición de un concepto.
La palabra "histéresis" tiene raíces griegas, se traduce como retraso o retraso. Este término se usa en varios campos de la ciencia y la tecnología. En un sentido general, el concepto de histéresis se distingue por el comportamiento diferente del sistema bajo influencias opuestas.
Esto se puede decir en palabras más simples. Supongamos que hay algún tipo de sistema que puede ser influenciado en varias direcciones. Si, al actuar sobre él en la dirección hacia adelante, después de la terminación, el sistema no vuelve a su estado original, sino que se instala en un estado intermedio, entonces para volver a su estado original, es necesario actuar en otra dirección con cierta fuerza. En este caso, el sistema tiene histéresis.
A veces, este fenómeno se utiliza con fines útiles, por ejemplo, para crear elementos que funcionan a ciertos valores umbral de las fuerzas actuantes y para los reguladores. En otros casos, la histéresis es perjudicial, considérelo en la práctica.
Histéresis en Ingeniería Eléctrica
En ingeniería eléctrica, la histéresis es una característica importante para los materiales de los que están hechos los núcleos de máquinas y aparatos eléctricos. Antes de continuar con las explicaciones, veamos la curva de magnetización del núcleo.
Una imagen en un gráfico de este tipo también se llama un ciclo de histéresis.
Importante! En este caso, estamos hablando de la histéresis de los feromagnetos, aquí se trata de una dependencia no lineal de la inducción magnética interna del material sobre la magnitud de la inducción magnética externa, que depende del estado previo del elemento.
Cuando la corriente fluye a través de un conductor alrededor de este último, se campo eléctrico. Si enrollas el cable en una bobina y pasas corriente a través de él, obtienes un electroimán. Si coloca un núcleo dentro de la bobina, entonces su inductancia aumentará, así como las fuerzas que surgen a su alrededor.
¿Por qué depende la histéresis? En consecuencia, el núcleo está hecho de metal, sus características y la curva de magnetización dependen de su tipo.
Si utiliza, por ejemplo, acero endurecido, la histéresis será más amplia. Al elegir los llamados materiales magnéticos blandos, el horario se reducirá. ¿Qué significa esto y para qué sirve?
El hecho es que durante el funcionamiento de dicha bobina en un circuito de corriente alterna, la corriente fluye en una dirección u otra. Como resultado, y las fuerzas magnéticas, los polos están volteando constantemente.En una bobina sin núcleo, esto sucede en principio al mismo tiempo, pero las cosas son diferentes con el núcleo. Se magnetiza gradualmente, su inducción magnética aumenta y gradualmente alcanza una sección casi horizontal del gráfico, que se denomina sección de saturación.
Después de eso, si comienza a cambiar la dirección de la corriente y el campo magnético, será necesario magnetizar el núcleo. Pero si simplemente apaga la corriente y de ese modo elimina la fuente del campo magnético, el núcleo seguirá siendo magnetizado, aunque no tanto. En el siguiente cuadro, este es el punto "A". Para desmagnetizarlo a su estado inicial, es necesario crear una intensidad de campo magnético negativa. Este es el punto "B". En consecuencia, la corriente en la bobina debe fluir en la dirección opuesta.
El valor de la intensidad del campo magnético para la desmagnetización completa del núcleo se denomina fuerza coercitiva y cuanto menor sea, mejor en este caso.
La inversión de la magnetización en la dirección opuesta tendrá lugar de manera similar, pero ya a lo largo de la rama inferior del bucle. Es decir, cuando se trabaja en un circuito de corriente alterna, parte de la energía se gastará en la inversión de magnetización del núcleo. Esto lleva al hecho de que se reduce la eficiencia del motor eléctrico y el transformador. En consecuencia, esto conduce a su calentamiento.
Importante! Cuanto menor es la histéresis y la fuerza coercitiva, menor es la pérdida de la inversión de magnetización del núcleo.
Además de lo anterior, la histéresis también es característica del funcionamiento de los relés y otros dispositivos de conmutación electromagnética. Por ejemplo, disparar y activar la corriente. Cuando el relé está apagado, para que funcione, debe aplicar una cierta corriente. En este caso, la corriente de su mantenimiento en el estado activado puede ser mucho menor que la corriente de conmutación. Se apagará solo cuando la corriente caiga por debajo de la corriente de retención.
Histéresis en Electrónica
En dispositivos electrónicos, la histéresis tiene funciones principalmente útiles. Supongamos que esto se usa en elementos de umbral, por ejemplo, comparadores y disparadores Schmidt. A continuación puede ver un gráfico de sus estados:
Esto es necesario en los casos en que el dispositivo funciona cuando se alcanza la señal X, después de lo cual la señal puede comenzar a disminuir y el dispositivo no se apaga hasta que la señal cae al nivel Y. Esta solución se utiliza para suprimir el rebote de contacto, interferencia y ráfagas aleatorias, así como en varios controladores.
Por ejemplo, un termostato o un controlador de temperatura. Por lo general, su principio de acción es apagar el dispositivo de calentamiento (o enfriamiento) en un momento en que la temperatura en la habitación u otro lugar ha alcanzado un nivel predeterminado.
Considere dos opciones para trabajar breve y simplemente:
- Sin histéresis. Encender y apagar a una temperatura dada. Hay algunos matices aquí. Si configura el regulador de temperatura a 22 grados y calienta la habitación a este nivel, tan pronto como la habitación tenga 22 se apagará y cuando vuelva a bajar a 21 se encenderá. Esta no siempre es la decisión correcta, porque su dispositivo controlado se encenderá y apagará con demasiada frecuencia. Además, en la mayoría de las tareas domésticas y en muchas tareas de producción no hay necesidad de un soporte de temperatura tan claro.
- Con histéresis. Para hacer un cierto espacio en el rango permitido de parámetros ajustables, se utiliza histéresis. Es decir, si configura la temperatura a 22 grados, tan pronto como se alcance, el calentador se apagará. Suponga que la histéresis en el controlador se establece en un espacio de 3 grados, luego el calentador solo funcionará nuevamente cuando la temperatura del aire baje a 19 grados.
A veces, esta brecha se ajusta a su discreción. En diseños simples, se utilizan placas bimetálicas.
Finalmente, recomendamos ver un video útil que le diga qué es la histéresis y cómo puede usarla:
Examinamos el fenómeno y la aplicación de histéresis en electricidad.El resultado es el siguiente: en un accionamiento y transformadores eléctricos, tiene un efecto perjudicial, y en electrónica y diversos reguladores, también encuentra una aplicación útil. ¡Esperamos que la información proporcionada sea útil e interesante para usted!
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