Co to jest histereza, jakie są korzyści i szkody tego zjawiska
Definicja pojęcia
Słowo „histereza” ma greckie korzenie, co tłumaczy się jako opóźnienie lub opóźnienie. Termin ten jest używany w różnych dziedzinach nauki i technologii. W ogólnym ujęciu pojęcie histerezy wyróżnia się odmiennym zachowaniem systemu pod przeciwnymi wpływami.
Można to powiedzieć prostszymi słowami. Załóżmy, że istnieje jakiś system, na który można wpływać w kilku kierunkach. Jeśli, działając na niego w kierunku do przodu, po zakończeniu, system nie powróci do swojego pierwotnego stanu, ale zostanie zainstalowany w stanie pośrednim, to aby powrócić do swojego pierwotnego stanu, konieczne jest działanie w innym kierunku z pewną siłą. W takim przypadku system ma histerezę.
Czasami zjawisko to jest wykorzystywane do użytecznych celów, na przykład do tworzenia elementów, które działają przy określonych wartościach progowych sił działających i dla regulatorów. W innych przypadkach histereza jest szkodliwa, rozważ to w praktyce.
Histereza w elektrotechnice
W elektrotechnice histereza jest ważną cechą materiałów, z których wykonane są rdzenie maszyn i urządzeń elektrycznych. Zanim przejdziemy do wyjaśnień, spójrzmy na krzywą magnesowania rdzenia.
Obraz na wykresie tego rodzaju jest również nazywany pętlą histerezy.
Ważne! W tym przypadku mówimy o histerezie feromagnesów, tutaj jest to nieliniowa zależność wewnętrznej indukcji magnetycznej materiału od wielkości zewnętrznej indukcji magnetycznej, która zależy od poprzedniego stanu elementu.
Gdy prąd przepływa przez przewodnik wokół tego ostatniego, magnetyczny i pole elektryczne. Jeśli nawijasz drut na cewkę i przepuszczasz przez niego prąd, dostajesz elektromagnes. Jeśli włożysz rdzeń do cewki, wówczas wzrośnie jego indukcyjność, a także siły, które powstają wokół niej.
Dlaczego histereza zależy? W związku z tym rdzeń jest wykonany z metalu, jego charakterystyka i krzywa magnesowania zależą od jego rodzaju.
Jeśli użyjesz na przykład stali hartowanej, histereza będzie szersza. Wybierając tak zwane miękkie materiały magnetyczne - harmonogram zostanie zawężony. Co to znaczy i do czego służy?
Faktem jest, że gdy taka cewka pracuje w obwodzie prądu przemiennego, prąd płynie w tym lub innym kierunku. W rezultacie, i siły magnetyczne, bieguny ciągle się obracają.W cewce bezrdzeniowej dzieje się to zasadniczo w tym samym czasie, ale z rdzeniem jest inaczej. Stopniowo jest namagnesowany, jego indukcja magnetyczna wzrasta i stopniowo dochodzi do prawie poziomej części wykresu, która nazywa się sekcją nasycenia.
Następnie, jeśli zaczniesz zmieniać kierunek prądu i pola magnetycznego, rdzeń będzie musiał zostać namagnesowany. Ale jeśli po prostu wyłączysz prąd, a tym samym usuniesz źródło pola magnetycznego, rdzeń nadal pozostanie namagnesowany, chociaż nie tak bardzo. Na poniższej tabeli jest to punkt „A”. Aby rozmagnesować go do stanu początkowego, konieczne jest wytworzenie ujemnego natężenia pola magnetycznego. To jest punkt „B”. W związku z tym prąd w cewce powinien płynąć w przeciwnym kierunku.
Wartość siły pola magnetycznego dla całkowitego rozmagnesowania rdzenia nazywa się siłą koercyjną, a im mniej, tym lepiej.
Odwrócenie magnetyzacji w przeciwnym kierunku nastąpi podobnie, ale już wzdłuż dolnej gałęzi pętli. Oznacza to, że podczas pracy w obwodzie prądu przemiennego część energii zostanie wydana na odwrócenie magnesowania rdzenia. Prowadzi to do zmniejszenia wydajności silnika elektrycznego i transformatora. W związku z tym prowadzi to do jego ogrzewania.
Ważne! Im mniejsza histereza i siła koercyjna, tym mniejsza utrata odwrócenia magnesowania rdzenia.
Oprócz powyższego, histereza jest również charakterystyczna dla działania przekaźników i innych elektromagnetycznych urządzeń przełączających. Na przykład wyłącz i włącz prąd. Gdy przekaźnik jest wyłączony, aby zadziałał, musisz przyłożyć pewien prąd. W takim przypadku prąd jego utrzymywania w stanie włączenia może być znacznie niższy niż prąd przełączania. Wyłącza się tylko wtedy, gdy prąd spadnie poniżej prądu podtrzymującego.
Histereza w elektronice
W urządzeniach elektronicznych histereza pełni głównie przydatne funkcje. Załóżmy, że jest to stosowane w elementach progowych, na przykład w komparatorach i wyzwalaczach Schmidta. Poniżej znajduje się wykres jego stanów:
Jest to konieczne w przypadkach, gdy urządzenie działa po osiągnięciu sygnału X, po czym sygnał może zacząć maleć, a urządzenie nie wyłącza się, dopóki sygnał nie spadnie do poziomu Y. To rozwiązanie służy do tłumienia odbicia styków, ingerencja i losowe wybuchy, a także w różnych kontrolerach.
Na przykład termostat lub regulator temperatury. Zwykle jego zasadą działania jest wyłączenie urządzenia grzewczego (lub chłodzącego) w czasie, gdy temperatura w pomieszczeniu lub innym miejscu osiągnie ustalony poziom.
Rozważ dwie opcje krótkiej i prostej pracy:
- Bez histerezy. Włącz i wyłącz w danej temperaturze. Tu są niuanse. Jeśli ustawisz regulator temperatury na 22 stopnie i ogrzejesz pomieszczenie do tego poziomu, to gdy tylko pomieszczenie osiągnie 22, wyłączy się, a gdy spadnie z powrotem do 21, włączy się. Nie zawsze jest to właściwa decyzja, ponieważ kontrolowane urządzenie włącza się i wyłącza zbyt często. Ponadto w przypadku większości zadań domowych i wielu zadań produkcyjnych nie ma potrzeby tak wyraźnego wspierania temperatury.
- Z histerezą. Aby zrobić pewną lukę w dopuszczalnym zakresie regulowanych parametrów, stosuje się histerezę. Oznacza to, że jeśli ustawisz temperaturę na 22 stopnie, to gdy tylko zostanie osiągnięta, grzejnik wyłączy się. Załóżmy, że histereza w regulatorze jest ustawiona na szczelinę 3 stopni, wtedy grzejnik będzie działał ponownie tylko wtedy, gdy temperatura powietrza spadnie do 19 stopni.
Czasami różnica ta jest korygowana według własnego uznania. W prostych projektach stosuje się płytki bimetaliczne.
Na koniec zalecamy obejrzenie przydatnego filmu, który pokazuje, czym jest histereza i jak z niej korzystać:
Zbadaliśmy zjawisko i zastosowanie histerezy w elektrykach.Rezultat jest następujący: w napędzie elektrycznym i transformatorach ma szkodliwy wpływ, aw elektronice i różnych regulatorach znajduje również zastosowanie. Mamy nadzieję, że podane informacje były dla Ciebie przydatne i interesujące!
Powiązane materiały:
Ładowanie...
