Hvad er hysterese, hvad er fordelene og skadene ved dette fænomen?

Definition af et koncept

Ordet "Hysterese" har græske rødder, det oversættes som hængende eller hængende bagved. Dette udtryk bruges inden for forskellige områder af videnskab og teknologi. I en generel forstand skelnes begrebet hysterese af systemets forskellige adfærd under modsatte påvirkninger.

Dette kan siges i enklere ord. Antag, at der er en slags system, der kan påvirkes i flere retninger. Hvis systemet, når det fungerer i fremadretning, efter terminering ikke vender tilbage til sin oprindelige tilstand, men er installeret i en mellemtilstand, er det nødvendigt at handle i en anden retning med en vis kraft for at vende tilbage til sin oprindelige tilstand. I dette tilfælde har systemet hysterese.

Undertiden bruges dette fænomen til nyttige formål, for eksempel til at skabe elementer, der fungerer ved bestemte tærskelværdier for de fungerende kræfter og for regulatorer. I andre tilfælde er hysterese skadelig. Overvej dette i praksis.

Hysterese i elektroteknik

I elektroteknik er hysterese et vigtigt kendetegn for de materialer, hvorfra kernerne i elektriske maskiner og apparater er fremstillet. Inden vi fortsætter med forklaringerne, lad os se på kernemagnetiseringskurven.

Et billede på en graf af denne art kaldes også en hysteresesløjfe.

Vigtig! I dette tilfælde taler vi om hysterese af feromagneter, her er det en ikke-lineær afhængighed af den interne magnetiske induktion af materialet på størrelsen af ​​den eksterne magnetiske induktion, der afhænger af elementets tidligere tilstand.

Når strøm flyder gennem en leder omkring sidstnævnte, magnetisk og elektrisk felt. Hvis du snor ledningen ind i en spole og fører strøm gennem den, får du en elektromagnet. Hvis du lægger en kerne inde i spolen, vil dens induktans stige såvel som de kræfter, der opstår omkring den.

Hvorfor afhænger hysterese? Følgelig er kernen lavet af metal, dens egenskaber og magnetiseringskurven afhænger af dens type.

Hvis du f.eks. Bruger hærdet stål, vil hysteresen være bredere. Når du vælger de såkaldte bløde magnetiske materialer - bliver tidsplanen indsnævret. Hvad betyder dette, og hvad er det til?

Faktum er, at når en sådan spole fungerer i et vekselstrømskredsløb, strømmer strømmen i en eller anden retning. Som et resultat, og magnetiske kræfter, vippes polerne konstant.I en coreless spole sker dette i princippet på samme tid, men tingene er forskellige med kernen. Den magnetiseres gradvist, dens magnetiske induktion øges og når gradvist et næsten horisontalt afsnit af grafen, der kaldes mætningssektionen.

Hvis du derefter begynder at ændre strømmen og magnetfeltets retning, skal kernen magnetiseres. Men hvis du blot slukker for strømmen og derved fjerner kilden til magnetfeltet, forbliver kernen stadig magnetiseret, skønt ikke så meget. I det følgende diagram er dette punkt "A". For at afmagnetisere den til dens oprindelige tilstand er det nødvendigt at skabe en negativ magnetfeltstyrke. Dette er punkt “B”. Følgelig skulle strømmen i spolen flyde i den modsatte retning.

Værdien af ​​magnetfeltstyrken for den komplette afmagnetisering af kernen kaldes tvangskraften, og jo mindre den er, jo bedre er i dette tilfælde.

Magnetiseringsomvendingen i den modsatte retning vil finde sted på lignende måde, men allerede langs den nederste gren af ​​løkken. Det vil sige, når man arbejder i et vekselstrømskredsløb, vil en del af energien blive brugt på magnetisering reversering af kernen. Dette fører til, at effektiviteten af ​​den elektriske motor og transformeren reduceres. Følgelig fører dette til dets opvarmning.

Vigtig! Jo mindre hysterese og tvangskraft er, jo lavere er tabet af magnetiseringsomvendelse af kernen.

Ud over det ovenstående er hysterese også karakteristisk for driften af ​​relæer og andre elektromagnetiske skifteindretninger. For eksempel tur og drej strøm. Når relæet er slukket, for at det skal fungere, skal du anvende en bestemt strøm. I dette tilfælde kan strømmen for dens holdning i til-tilstand være meget lavere end skiftestrømmen. Det slukkes kun, når strømmen falder under holdestrømmen.

Hysterese i elektronik

På elektroniske enheder bærer hysterese hovedsageligt nyttige funktioner. Antag, at dette bruges i tærskelelementer, for eksempel komparatorer og Schmidt-triggere. Nedenfor ser du en graf over dens tilstande:

Dette er nødvendigt i tilfælde, hvor enheden fungerer, når signalet X nås, hvorefter signalet kan begynde at falde, og enheden ikke slukkes, før signalet falder til niveau Y. Denne løsning bruges til at undertrykke kontakthoppning, interferens og tilfældige bursts såvel som i forskellige controllere.

For eksempel en termostat eller en temperaturregulator. Normalt er dens handlingsprincip at slukke for opvarmnings- (eller køle) -indretningen på et tidspunkt, hvor temperaturen i rummet eller andet sted har nået et forudbestemt niveau.

Overvej to muligheder for at arbejde kort og enkelt:

1. Ingen hysterese. Tænd og sluk ved en given temperatur. Der er nuancer her. Hvis du indstiller temperaturregulatoren til 22 grader og opvarmer rummet til dette niveau, vil det så snart rummet er 22 slukke, og når det falder tilbage til 21 vil det tænde. Dette er ikke altid den rigtige beslutning, fordi din kontrollerede enhed tændes og slukkes for ofte. Derudover er der i de fleste indenlandske og mange produktionsopgaver ikke behov for en så klar temperaturunderstøttelse.
2. Med hysterese. For at skabe et vist hul i det tilladte interval af justerbare parametre bruges hysterese. Det vil sige, hvis du indstiller temperaturen til 22 grader, slukker varmeren, så snart den er nået. Antag, at hysteresen i regulatoren er indstillet til et mellemrum på 3 grader, så fungerer varmelegemet kun igen, når lufttemperaturen falder til 19 grader.

Nogle gange justeres dette hul efter eget skøn. I enkle design anvendes bimetalliske plader.

Endelig anbefaler vi, at du ser en nyttig video, der fortæller dig, hvad hysterese er, og hvordan du kan bruge den:

Vi undersøgte fænomenet og anvendelsen af ​​hysterese i elektrik.Resultatet er som følger: i et elektrisk drev og transformere har det en skadelig virkning, og inden for elektronik og forskellige regulatorer finder det også nyttig anvendelse. Vi håber, at de givne oplysninger var nyttige og interessante for dig!

Relaterede materialer:

• Sådan fungerer magnetstarteren
• Hvad er harmoniske i hovednettet?
• Hvordan afhænger lederens modstand af temperaturen