Какво е хистерезис, какви са ползите и вредите от това явление

В електротехниката има различни устройства, чийто принцип на работа се основава на електромагнитни явления. Там, където има сърцевина, върху която е навита намотка от проводим материал, като мед, се наблюдават взаимодействия, дължащи се на магнитни полета. Това са релета, стартери, контактори, електродвигатели и магнити. Сред характеристиките на сърцевините има такава характеристика като хистерезис. В тази статия ще разгледаме какво представлява, както и какви са ползите и вредите от това явление.

Определение на понятие

Думата "Хистерезис" има гръцки корени, тя се превежда като изоставаща или изоставаща. Този термин се използва в различни области на науката и технологиите. В общ смисъл понятието хистерезис се отличава с различното поведение на системата под противоположни влияния.

Това може да се каже с по-прости думи. Да предположим, че има някаква система, върху която може да се повлияе в няколко посоки. Ако, когато действа върху него в посока напред, след прекратяване системата не се върне в първоначалното си състояние, а е инсталирана в междинно състояние, тогава за да се върне в първоначалното си състояние, е необходимо да действа в друга посока с някаква сила. В този случай системата има хистерезис.

Понякога това явление се използва за полезни цели, например за създаване на елементи, които работят при определени прагови стойности на действащите сили и за регулатори. В други случаи хистерезисът е пагубен, помислете за това на практика.

Хистерезис в електротехниката

В електротехниката хистерезисът е важна характеристика за материалите, от които са направени сърцевините на електрическите машини и апарати. Преди да пристъпим към обясненията, нека разгледаме основната крива на намагнетизация.

Крива на намагнитване

Изображение на графика от този вид също се нарича хистерезисна верига.

Важно! В случая говорим за хистерезиса на феромагнетите, тук става въпрос за нелинейна зависимост на вътрешната магнитна индукция на материала от величината на външната магнитна индукция, която зависи от предишното състояние на елемента.

Когато токът тече през проводник около последния, магнитен и електрическо поле, Ако навиете жицата в намотка и прекарате ток през нея, получавате електромагнит. Ако поставите сърцевина вътре в намотката, тогава нейната индуктивност ще се увеличи, както и силите, които възникват около нея.

Защо зависи от хистерезиса? Съответно ядрото е направено от метал, неговите характеристики и кривата на намагнитване зависят от вида му.

Ако използвате например закалена стомана, тогава хистерезисът ще бъде по-широк. Когато избирате така наречените меки магнитни материали - графикът ще бъде стеснен. Какво означава това и за какво е това?

Факт е, че когато такава намотка работи в променлив ток верига, токът тече в една или друга посока. В резултат на това и магнитните сили полюсите непрекъснато се обръщат.В безгърбна намотка това се случва по принцип едновременно, но нещата са различни. Постепенно се намагнетизира, магнитната му индукция се увеличава и постепенно достига до почти хоризонтален участък на графиката, който се нарича секция на насищане.

Зона на насищане

След това, ако започнете да променяте посоката на тока и магнитното поле, сърцевината ще трябва да се намагнетизира. Но ако просто изключите тока и по този начин премахнете източника на магнитното поле, ядрото все още ще остане намагнетизирано, макар и не толкова. В следващата диаграма това е точка „А“. За да се демагнетизира до първоначалното си състояние, е необходимо да се създаде отрицателна сила на магнитното поле. Това е точка „Б“. Съответно токът в намотката трябва да тече в обратна посока.

Стойността на силата на магнитното поле за пълната демагнетизация на сърцевината се нарича принудителна сила и колкото по-малка е тя, толкова по-добре е в този случай.

Принудителна сила

Обръщането на намагнитване в обратна посока ще се извършва по подобен начин, но вече по долния клон на контура. Тоест, когато работите в верига с променлив ток, част от енергията ще се изразходва за обръщане на магнетизация на сърцевината. Това води до факта, че ефективността на електродвигателя и трансформатора е намалена. Съответно това води до нагряването му.

сърцевина

Важно! Колкото по-малка е хистерезиса и принудителната сила, толкова по-ниска е загубата от обръщане на намагнитване на ядрото.

В допълнение към горното, хистерезисът е характерен и за работата на релета и други устройства за електромагнитно превключване. Например трип и включете ток. Когато релето е изключено, за да работи, трябва да приложите определен ток. В този случай токът на задържането му в състояние на включване може да бъде много по-нисък от тока на превключване. Той ще се изключи само когато токът падне под задържащия ток.

Хистерезис в електрониката

В електронните устройства хистерезисът носи основно полезни функции. Да предположим, че това се използва в прагови елементи, например в сравнители и задействания на Schmidt. По-долу виждате графика на състоянията му:

-членки

Това е необходимо в случаите, когато устройството работи, когато сигналът X е достигнат, след което сигналът може да започне да намалява и устройството да не се изключва, докато сигналът не падне до ниво Y. Това решение се използва за потискане на скачането на контакт, т.е. смущения и случайни изблици, както и в различни контролери.

Например термостат или терморегулатор. Обикновено неговият принцип на действие е да изключи отоплителното (или охлаждащото) устройство в момент, когато температурата в помещението или на друго място е достигнала предварително определено ниво.

Помислете за два варианта за работа кратко и просто:

  1. Без хистерезис. Включете и изключете при дадена температура. Тук има нюанси. Ако настроите регулатора на температурата на 22 градуса и загреете стаята до това ниво, след като стаята е 22, тя ще се изключи, а когато падне обратно на 21, ще се включи. Това не винаги е правилното решение, защото контролираното ви устройство ще се включва и изключва твърде често. Освен това в повечето домашни и много производствени задачи няма нужда от такава ясна поддръжка на температурата.
  2. С хистерезис. За да се направи определена празнина в допустимия диапазон от регулируеми параметри, се използва хистерезис. Тоест, ако зададете температурата на 22 градуса, тогава веднага щом тя бъде достигната, нагревателят ще се изключи. Да предположим, че хистерезисът в контролера е настроен на празнина от 3 градуса, тогава нагревателят ще работи отново само когато температурата на въздуха спадне до 19 градуса.

Понякога тази празнина се коригира по ваша преценка. В прости дизайни се използват биметални плочи.

И накрая, препоръчваме да гледате полезен видеоклип, който ви казва какво е хистерезис и как можете да го използвате:

Разгледахме явлението и приложението на хистерезиса в електричеството.Резултатът е следният: в електрическо задвижване и трансформатори той има пагубен ефект, а в електрониката и различни регулатори също намира полезно приложение. Надяваме се, че предоставената информация е била полезна и интересна за вас!

Свързани материали:

(5 гласа)
Зареждане...

Добави коментар

Задължителните полета са маркирани *