Kas yra histerezė, kokie šio reiškinio pranašumai ir žala
Sąvokos apibrėžimas
Žodžio „histerezė“ šaknys yra graikiškos, jis verčiamas kaip atsilikęs ar atsilikęs. Šis terminas vartojamas įvairiose mokslo ir technologijų srityse. Hesterezės samprata bendrąja prasme išsiskiria skirtingu sistemos elgesiu esant priešingoms įtakoms.
Tai galima pasakyti paprastesniais žodžiais. Tarkime, yra kažkokia sistema, kuriai galima daryti įtaką keliomis kryptimis. Jei, veikdama ją į priekį, po nutraukimo sistema negrįžta į pradinę būseną, o yra sumontuota tarpinėje būsenoje, tada norint grįžti į pradinę būseną, reikia veikti kita linkme su tam tikra jėga. Tokiu atveju sistemoje yra histerezė.
Kartais šis reiškinys naudojamas naudingais tikslais, pavyzdžiui, norint sukurti elementus, veikiančius esant tam tikroms veikiančių jėgų ribinėms vertėms, ir reguliatoriams. Kitais atvejais histerezė yra žalinga, apsvarstykite tai praktiškai.
Elektrotechnikos histerezė
Elektros inžinerijoje histerezė yra svarbi medžiagų, iš kurių gaminamos elektrinių mašinų ir aparatų šerdys, savybė. Prieš tęsdami paaiškinimus, pažvelkime į pagrindinę įmagnetėjimo kreivę.
Tokio tipo diagramoje esantis vaizdas taip pat vadinamas histerezės kilpa.
Svarbu! Šiuo atveju mes kalbame apie feromagnetų histerezę, čia tai yra netiesinė medžiagos vidinės magnetinės indukcijos priklausomybė nuo išorinės magnetinės indukcijos dydžio, kuri priklauso nuo ankstesnės elemento būsenos.
Kai srovė teka per laidininką aplink pastarąjį, magnetinis ir elektrinis laukas. Jei apvijosite laidą į ritę ir praeisite srovę per jį, gausite elektromagnetą. Jei įdėsite šerdį ritės viduje, tada padidės jos induktyvumas, taip pat aplink jį atsirandančios jėgos.
Kodėl priklauso histerezė? Atitinkamai šerdis yra pagaminta iš metalo, jo charakteristikos ir įmagnetinimo kreivė priklauso nuo jo tipo.
Jei naudosite, pavyzdžiui, grūdintą plieną, tada histerezė bus platesnė. Renkantis vadinamąsias minkštas magnetines medžiagas - tvarkaraštis bus susiaurintas. Ką tai reiškia ir kam jis skirtas?
Faktas yra tas, kad kai tokia ritė veikia kintamos srovės grandinėje, srovė teka viena ar kita kryptimi. Dėl magnetinių jėgų poliai nuolat svyruoja.Be ritės be ritės, tai iš principo vyksta tuo pačiu metu, tačiau su šerdimi viskas yra kitaip. Jis palaipsniui įmagnetinamas, jo magnetinė indukcija didėja ir palaipsniui pasiekia beveik horizontalų grafiko skyrių, kuris vadinamas prisotinimo skyriumi.
Po to, jei pradėsite keisti srovės kryptį ir magnetinį lauką, šerdį reikės įmagnetinti. Bet jei jūs tiesiog išjungsite srovę ir tokiu būdu pašalinsite magnetinio lauko šaltinį, šerdis vis tiek liks įmagnetinta, nors ir ne tiek. Tolesnėje diagramoje tai yra taškas „A“. Norint jį demagnetizuoti iki pradinės būsenos, būtina sukurti neigiamą magnetinio lauko stiprį. Tai yra taškas „B“. Atitinkamai, ritė srovė turėtų tekėti priešinga kryptimi.
Magnetinio lauko stiprio vertė, kai branduolys visiškai demagnetizuotas, vadinama prievartos jėga ir kuo ji mažesnė, tuo geriau tuo atveju.
Įmagnetinimo perjungimas priešinga kryptimi vyks panašiai, bet jau išilgai apatinės kilpos šakos. Tai yra, dirbant kintamos srovės grandinėje, dalis energijos bus išleista šerdies įmagnetinimui. Tai lemia, kad sumažėja elektros variklio ir transformatoriaus efektyvumas. Atitinkamai tai lemia jo šildymą.
Svarbu! Kuo mažesnė histerezė ir prievartos jėga, tuo mažesni šerdies įmagnetinimo nuostoliai.
Be to, kas išdėstyta aukščiau, histerezė būdinga ir relių bei kitų elektromagnetinių perjungimo įtaisų veikimui. Pavyzdžiui, važiuokite ir pasukite srovę. Kai relė yra išjungta, kad ji veiktų, turite naudoti tam tikrą srovę. Tokiu atveju jo laikymo srovė įjungtoje būsenoje gali būti daug mažesnė nei perjungimo srovė. Jis išsijungs tik tada, kai srovė nukris žemiau laikomosios srovės.
Histerezė elektronikoje
Elektroniniuose prietaisuose histerezė atlieka daugiausia naudingas funkcijas. Tarkime, kad tai naudojama slenksčio elementuose, pavyzdžiui, lygintuvuose ir Schmidto trigeriuose. Žemiau pateikiamas jo būsenų grafikas:
Tai būtina tais atvejais, kai įrenginys veikia pasiekus signalą X, po kurio signalas gali pradėti mažėti, o prietaisas neišsijungia, kol signalas nenukrinta iki Y lygio. Šis sprendimas naudojamas slopinti kontaktų atšokimą, trukdžiai ir atsitiktiniai pliūpsniai, taip pat įvairiuose valdikliuose.
Pavyzdžiui, termostatas arba temperatūros reguliatorius. Paprastai jo veikimo principas yra išjungti šildymo (arba aušinimo) įrenginį tuo metu, kai temperatūra kambaryje ar kitoje vietoje yra pasiekusi iš anksto nustatytą lygį.
Apsvarstykite dvi galimybes trumpai ir paprastai dirbti:
- Nėra histerezės. Įjunkite ir išjunkite nurodytoje temperatūroje. Čia yra niuansų. Jei nustatysite temperatūros reguliatorių iki 22 laipsnių ir šildysite kambarį iki tokio lygio, tada, kai kambaryje bus 22, jis išsijungs, o grįžus iki 21 - įsijungs. Tai ne visada yra teisingas sprendimas, nes jūsų valdomas įrenginys per dažnai įsijungs ir išsijungs. Be to, daugelyje buitinių ir daugelio gamybos užduočių nereikia tokios aiškios temperatūros palaikymo.
- Su histereze. Norint padaryti tam tikrą spragą leistiname reguliuojamų parametrų diapazone, naudojama histerezė. Tai yra, jei nustatysite 22 laipsnių temperatūrą, tada, kai tik ji bus pasiekta, šildytuvas išsijungs. Tarkime, kad histerezėje valdiklyje nustatytas 3 laipsnių tarpas, tada šildytuvas vėl veiks tik tada, kai oro temperatūra nukris iki 19 laipsnių.
Kartais ši spraga koreguojama jūsų nuožiūra. Paprastose konstrukcijose naudojamos bimetalinės plokštės.
Galiausiai mes rekomenduojame žiūrėti naudingą vaizdo įrašą, kuriame pasakojama, kas yra histerezė ir kaip galite ja naudotis:
Mes ištyrėme histerezės reiškinį ir taikymą elektrikoje.Rezultatas yra toks: elektrinėje pavaroje ir transformatoriuose jis daro neigiamą poveikį, o elektronikoje ir įvairiuose reguliatoriuose jis taip pat randamas naudingai. Tikimės, kad pateikta informacija jums buvo naudinga ir įdomi!
Susijusios medžiagos:
Įkeliama ...
