Què és la histèresi, quins són els avantatges i els perjudicis d’aquest fenomen
Definició d’un concepte
La paraula "histèresi" té arrels gregues, que es tradueix com a retardada o enrere. Aquest terme s’utilitza en diversos camps de la ciència i la tecnologia. En un sentit general, el concepte d’histèresi es distingeix pels diferents comportaments del sistema sota influències oposades.
Això es pot dir amb paraules més simples. Suposem que hi ha algun tipus de sistema que es pugui influir en diverses direccions. Si, quan s’actua sobre ell en sentit endavant, després de la terminació, el sistema no torna al seu estat original, sinó que s’instal·la en un estat intermedi, aleshores per tornar al seu estat original, cal actuar en una altra direcció amb certa força. En aquest cas, el sistema presenta histèresi.
De vegades, aquest fenomen s’utilitza amb finalitats útils, per exemple, per crear elements que treballin en uns valors llindars de les forces d’actuació i per als reguladors. En altres casos, la histèresi és perjudicial, ho considereu a la pràctica.
Histèresi en Enginyeria Elèctrica
En enginyeria elèctrica, la histèresi és una característica important per als materials a partir dels quals es fabriquen els nuclis de màquines i aparells elèctrics. Abans de continuar amb les explicacions, mirem la corba de magnetització del nucli.
Una imatge d’aquest gràfic d’aquest tipus també s’anomena bucle d’histèresi.
Important! En aquest cas, estem parlant de la histèresi dels feromagnets, aquí es tracta d’una dependència no lineal de la inducció magnètica interna del material de la magnitud de la inducció magnètica externa, que depèn de l’estat anterior de l’element.
Quan el corrent flueix a través d’un conductor al voltant d’aquest últim, un magnètic i camp elèctric. Si introduïu el fil cap a una bobina i hi passeu corrent, obtindreu un electroimant. Si poseu un nucli dins de la bobina, la seva inductància augmentarà, així com les forces que sorgeixen al seu voltant.
Per què depèn la histèresi? En conseqüència, el nucli és de metall, les seves característiques i la corba de magnetització depenen del seu tipus.
Si utilitzeu, per exemple, acer endurit, la histèresi serà més àmplia. Quan escolliu els anomenats materials magnètics tous, s'aconseguirà reduir el calendari. Per a què serveix això i per a què serveix?
El fet és que quan una bobina funciona en un circuit de corrent altern, el corrent flueix en una direcció o una altra. Com a resultat, i les forces magnètiques, els pols estan girant constantment.En una bobina sense core, en principi això passa alhora, però les coses són diferents amb el nucli. Es va magnetitzant gradualment, la seva inducció magnètica augmenta i gradualment arriba a una secció gairebé horitzontal del gràfic, que s’anomena secció de saturació.
Després d'això, si comença a canviar la direcció del corrent i el camp magnètic, el nucli haurà de magnetitzar-se. Però si simplement apagueu el corrent i elimineu la font del camp magnètic, el nucli continuarà magnetitzat, encara que no tant. Al gràfic següent, es tracta del punt “A”. Per desmagnetitzar-lo fins al seu estat inicial, és necessari crear una força de camp magnètic negativa. Aquest és el punt “B”. Per tant, el corrent de la bobina ha de fluir en el sentit contrari.
El valor de la força del camp magnètic per a la desmagnetització completa del nucli s’anomena força coercitiva i com menys sigui, millor en aquest cas.
La reversió de la magnetització en sentit contrari es produirà de manera semblant, però ja al llarg de la branca inferior del bucle. És a dir, quan es treballa en un circuit de corrent altern, una part de l’energia es gastarà en la reversió de la magnetització del nucli. Això condueix a que la eficiència del motor i del transformador elèctrics es redueixi. Per tant, això condueix a la seva calefacció.
Important! Com més petita sigui la histèresi i la força coercitiva, menor serà la pèrdua de reversió de la magnetització del nucli.
A més de les anteriors, la histèresi també és característica del funcionament de relés i altres dispositius de commutació electromagnètica. Per exemple, desactivar i desviar-se. Quan el relé està apagat, perquè funcioni, heu d'aplicar un cert corrent. En aquest cas, el corrent de retenció en estat d’encesa pot ser molt inferior al corrent de commutació. Només s’apagarà quan el corrent baixi per sota del corrent de retenció.
Histèresi en electrònica
En dispositius electrònics, la histèresi té funcions bàsicament útils. Suposem que això s’utilitza en els elements llindars, per exemple, en els comparadors i els disparadors de Schmidt. A continuació, veieu un gràfic dels seus estats:
Això és necessari en els casos en què el dispositiu funciona quan s’arriba al senyal X, després del qual el senyal pot començar a disminuir i el dispositiu no s’apaga fins que el senyal baixi al nivell Y. Aquesta solució s’utilitza per suprimir el rebot de contacte, interferències i ràfegues aleatoris, així com en diversos controladors.
Per exemple, un termòstat o un controlador de temperatura. Normalment el seu principi d’acció és apagar el dispositiu de calefacció (o refrigeració) en un moment en què la temperatura a l’habitació o un altre lloc ha assolit un nivell predeterminat.
Considereu dues opcions per treballar breument i simplement:
- Sense histèresi. Encendre i apagar a una temperatura determinada. Aquí hi ha matisos. Si configureu el regulador de temperatura a 22 graus i escalfeu l’habitació a aquest nivell, tan bon punt l’habitació 22 s’apagarà i, quan torni a baixar a 21, s’encendrà. Aquesta no sempre és la decisió correcta, perquè el dispositiu controlat s’encendrà i s’apagarà massa sovint. A més, en la majoria de les tasques de producció domèstiques i en moltes, no cal un suport de temperatura tan clar.
- Amb histèresi. Per fer un cert desfasament en l’interval admissible de paràmetres regulables, s’utilitza histèresi. És a dir, si configureu la temperatura a 22 graus, tan bon punt s’aconsegueixi, el calefactor s’apagarà. Suposem que la histèresi del controlador està fixada en un buit de 3 graus, i el calefactor només funcionarà de nou quan la temperatura de l'aire baixi a 19 graus.
De vegades, aquest desfasament s’ajusta al vostre criteri. En dissenys senzills, s’utilitzen plaques bimetàliques.
Per acabar, us recomanem veure un vídeo útil que us indiqui què és la histèresi i com podeu fer-la servir:
Es va examinar el fenomen i l'aplicació de la histèresi en l'electricitat.El resultat és el següent: en un accionament elèctric i en els transformadors, té un efecte perjudicial, i en l'electrònica i diversos reguladors també els resulta útil. Esperem que la informació facilitada sigui útil i interessant per a vosaltres!
Materials relacionats:
Carregant ...
