Vad är hysteres, vad är fördelarna med och skadan med detta fenomen?
Definition av ett koncept
Ordet "Hysteresis" har grekiska rötter, det översätts som släpar eller släpar efter. Denna term används inom olika vetenskaps- och teknikområden. I allmän mening kännetecknas begreppet hysteres av systemets olika beteende under motsatta påverkan.
Detta kan sägas med enklare ord. Anta att det finns ett slags system som kan påverkas i flera riktningar. Om systemet, efter avslutande, verkar i framåtriktningen, inte återgår till sitt ursprungliga tillstånd, utan är installerat i ett mellanliggande tillstånd, för att återgå till sitt ursprungliga tillstånd, är det nödvändigt att agera i en annan riktning med viss kraft. I detta fall har systemet hysteres.
Ibland används detta fenomen för användbara syften, till exempel för att skapa element som fungerar vid vissa tröskelvärden för de verkande krafterna och för regulatorer. I andra fall är hysteres skadligt, tänk på detta i praktiken.
Hysteres i elektroteknik
Inom elektroteknik är hysteres en viktig egenskap för materialen från vilka kärnorna i elektriska maskiner och apparater är tillverkade. Innan vi fortsätter med förklaringarna, låt oss titta på kärnmagnetiseringskurvan.
En bild på en sådan graf kallas också en hysteresslinga.
Viktigt! I det här fallet talar vi om hysteres av feromagneter, här är det ett olinjärt beroende av den inre magnetiska induktionen av materialet på storleken på den yttre magnetiska induktionen, vilket beror på elementets tidigare tillstånd.
När ström flyter genom en ledare runt den senare, magnetiska och elektriskt fält. Om du lindar tråden i en spole och leder ström genom den får du en elektromagnet. Om du sätter en kärna i spolen, kommer dess induktans att öka, liksom krafterna som uppstår runt den.
Varför beror hysteres? Följaktligen är kärnan tillverkad av metall, dess egenskaper och magnetiseringskurvan beror på dess typ.
Om du till exempel använder härdat stål kommer hysteresen att bli bredare. När du väljer de så kallade mjuka magnetiska materialen kommer schemat att begränsas. Vad betyder detta och vad är det för?
Faktum är att när en sådan spole arbetar i en växelströmskrets, strömmar strömmen i en eller annan riktning. Som ett resultat och magnetiska krafter vänder polerna ständigt.I en coreless spole händer detta i princip samtidigt, men saker och ting är olika med kärnan. Den magnetiseras gradvis, dess magnetiska induktion ökar och når gradvis en nästan horisontell sektion av diagrammet, som kallas mättnadssektionen.
Efter det, om du börjar ändra strömriktningens och magnetfältets riktning, måste kärnan magnetiseras. Men om du helt enkelt stänger av strömmen och därmed tar bort magnetfältets källa, kommer kärnan fortfarande att vara magnetiserad, även om det inte är så mycket. I följande diagram är detta punkt "A". För att avmagnetisera den till dess ursprungliga tillstånd är det nödvändigt att skapa en negativ magnetfältstyrka. Detta är punkt "B". Följaktligen bör strömmen i spolen flyta i motsatt riktning.
Värdet på magnetfältstyrkan för fullständig avmagnetisering av kärnan kallas tvångskraften och ju mindre den är, desto bättre i detta fall.
Omvandlingen av magnetiseringen i motsatt riktning kommer att ske på liknande sätt, men redan längs slingans nedre gren. Det vill säga, när man arbetar i en växelströmskrets, kommer en del av energin att användas på magnetiseringsomvändning av kärnan. Detta leder till att elmotorns och transformatorns effektivitet minskas. Följaktligen leder detta till uppvärmning.
Viktigt! Ju mindre hysteres och tvångskraft, desto lägre förlust av magnetisering reversering av kärnan.
Förutom ovanstående är hysteres också karakteristisk för driften av reläer och andra elektromagnetiska omkopplingsanordningar. Till exempel, tripp och vändström. När reläet är avstängt, för att det ska fungera, måste du applicera en viss ström. I detta fall kan strömmen för dess hållning i tillståndet vara mycket lägre än kopplingsströmmen. Den stängs endast av när strömmen sjunker under hållströmmen.
Hysteres i elektronik
I elektroniska apparater har hysteres huvudsakligen användbara funktioner. Anta att detta används i tröskelelement, till exempel komparatorer och Schmidt-triggers. Nedan ser du en graf över dess tillstånd:
Detta är nödvändigt i de fall där enheten fungerar när signalen X nås, varefter signalen kan börja minska och enheten stängs av förrän signalen sjunker till nivå Y. Denna lösning används för att undertrycka kontaktstopp, interferens och slumpmässiga skurar, såväl som i olika kontroller.
Till exempel en termostat eller en temperaturregulator. Vanligtvis är dess handlingsprincip att stänga av uppvärmnings- (eller kylningsanordningen) vid en tidpunkt då temperaturen i rummet eller någon annan plats har nått en förbestämd nivå.
Överväg två alternativ för att arbeta kort och enkelt:
- Ingen hysteres. Slå av och på vid en viss temperatur. Det finns nyanser här. Om du ställer in temperaturregulatorn till 22 grader och värmer rummet till denna nivå, så snart rummet är 22 kommer det att stängas av, och när det sjunker tillbaka till 21 kommer det att slås på. Detta är inte alltid rätt beslut, eftersom din kontrollerade enhet kommer att slå på och stänga för ofta. Dessutom finns det i de flesta inhemska och många produktionsuppgifter inget behov av ett så klart temperaturstöd.
- Med hysteres. För att skapa ett visst gap i det tillåtna intervallet av justerbara parametrar används hysteres. Det vill säga, om du ställer in temperaturen till 22 grader, kommer värmaren att stängas av så snart den har nåtts. Anta att hysteresen i regulatorn är inställd på ett gap på 3 grader, så kommer värmaren bara att fungera igen när lufttemperaturen sjunker till 19 grader.
Ibland justeras detta gap efter eget gottfinnande. I enkla utföranden används bimetallplattor.
Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video som berättar vad hysteres är och hur du kan använda den:
Vi undersökte fenomenet och tillämpningen av hysteres inom elektrik.Resultatet är följande: i en elektrisk drivenhet och transformatorer har den en skadlig effekt, och inom elektronik och olika regulatorer finner den också användbar användning. Vi hoppas att informationen var användbar och intressant för dig!
Relaterade material:
Hämtar ...
