Wat is hysterese, wat zijn de voor- en nadelen van dit fenomeen
Definitie van een concept
Het woord "hysterese" heeft Griekse wortels, het vertaalt zich als achterblijvend of achterblijvend. Deze term wordt gebruikt op verschillende gebieden van wetenschap en technologie. In algemene zin onderscheidt het begrip hysterese zich door het verschillende gedrag van het systeem onder tegengestelde invloeden.
Dit kan in eenvoudiger woorden worden gezegd. Stel dat er een soort systeem is dat in verschillende richtingen kan worden beïnvloed. Als het systeem, wanneer het in voorwaartse richting handelt na beëindiging, niet terugkeert naar zijn oorspronkelijke staat, maar in een tussenliggende toestand is geïnstalleerd, dan is het, om naar zijn oorspronkelijke toestand terug te keren, noodzakelijk om met enige kracht in een andere richting te handelen. In dit geval heeft het systeem hysterese.
Soms wordt dit fenomeen gebruikt voor nuttige doeleinden, bijvoorbeeld om elementen te creëren die werken bij bepaalde drempelwaarden van de actiekrachten en voor regulatoren. In andere gevallen is hysterese schadelijk, overweeg dit in de praktijk.
Hysterese in elektrotechniek
In de elektrotechniek is hysterese een belangrijk kenmerk voor de materialen waaruit de kernen van elektrische machines en apparaten zijn gemaakt. Laten we, voordat we verder gaan met de uitleg, kijken naar de kernmagnetisatiecurve.
Een afbeelding op een dergelijke grafiek wordt ook wel een hystereselus genoemd.
Belangrijk! In dit geval hebben we het over de hysterese van feromagneten, hier is het een niet-lineaire afhankelijkheid van de interne magnetische inductie van het materiaal van de grootte van de externe magnetische inductie, die afhangt van de vorige toestand van het element.
Wanneer stroom door een geleider om deze laatste stroomt, een magnetische en elektrisch veld. Als je de draad in een spoel wikkelt en er stroom doorheen leidt, krijg je een elektromagneet. Als je een kern in de spoel plaatst, zal de inductantie toenemen, evenals de krachten die eromheen ontstaan.
Waarom hangt hysterese af? Dienovereenkomstig is de kern gemaakt van metaal, zijn kenmerken en de magnetisatiecurve zijn afhankelijk van het type.
Gebruik je bijvoorbeeld gehard staal, dan wordt de hysterese breder. Bij het kiezen van de zogenaamde zachte magnetische materialen - wordt het schema beperkt. Wat betekent dit en waar dient het voor?
Het is een feit dat wanneer een dergelijke spoel in een wisselstroomcircuit werkt, er stroom in een of andere richting stroomt. Als gevolg hiervan, en magnetische krachten, draaien de polen constant om.Bij een kernloze spoel gebeurt dit in principe tegelijkertijd, maar met de kern is het anders. Het wordt geleidelijk gemagnetiseerd, de magnetische inductie neemt toe en bereikt geleidelijk een bijna horizontaal deel van de grafiek, het verzadigingsgedeelte.
Daarna, als je de richting van de stroom en het magnetische veld begint te veranderen, moet de kern worden gemagnetiseerd. Maar als je gewoon de stroom uitschakelt en daarmee de bron van het magnetische veld verwijdert, blijft de kern toch gemagnetiseerd, hoewel niet zozeer. In de volgende tabel is dit punt "A". Om het in zijn oorspronkelijke staat te demagnetiseren, is het nodig om een negatieve magnetische veldsterkte te creëren. Dit is punt "B". Dienovereenkomstig moet de stroom in de spoel in de tegenovergestelde richting stromen.
De waarde van de magnetische veldsterkte voor de volledige demagnetisatie van de kern wordt de dwangkracht genoemd en hoe minder deze is, hoe beter in dit geval.
De omkering van de magnetisatie in de tegenovergestelde richting zal op dezelfde manier plaatsvinden, maar al langs de onderste tak van de lus. Dat wil zeggen, bij het werken in een wisselstroomcircuit, zal een deel van de energie worden besteed aan magnetisatie-omkering van de kern. Dit leidt ertoe dat het rendement van de elektromotor en transformator wordt verminderd. Dit leidt dus tot de verwarming ervan.
Belangrijk! Hoe kleiner de hysterese en dwangkracht, hoe lager het verlies aan magnetisatie-omkering van de kern.
Naast het bovenstaande is hysterese ook kenmerkend voor de werking van relais en andere elektromagnetische schakelinrichtingen. Schakel bijvoorbeeld uit en draai stroom. Als het relais is uitgeschakeld, moet het een bepaalde stroom toepassen om het te laten werken. In dit geval kan de stroom van het vasthouden in de aan-toestand veel lager zijn dan de schakelstroom. Het wordt alleen uitgeschakeld als de stroom onder de houdstroom komt.
Hysterese in de elektronica
In elektronische apparaten heeft hysterese voornamelijk nuttige functies. Stel dat dit wordt gebruikt in drempelelementen, bijvoorbeeld comparatoren en Schmidt-triggers. Hieronder ziet u een grafiek van de staten:
Dit is nodig in gevallen waarin het apparaat werkt wanneer het signaal X wordt bereikt, waarna het signaal kan beginnen te verminderen en het apparaat niet wordt uitgeschakeld totdat het signaal naar niveau Y daalt. Deze oplossing wordt gebruikt om contactbotsing te onderdrukken, interferentie en willekeurige bursts, evenals in verschillende controllers.
Bijvoorbeeld een thermostaat of een temperatuurregelaar. Meestal is het werkingsprincipe om het verwarmings- (of koel) apparaat uit te schakelen op een moment dat de temperatuur in de kamer of een andere plaats een vooraf bepaald niveau heeft bereikt.
Overweeg twee opties om kort en eenvoudig te werken:
- Geen hysterese. Zet aan en uit bij een bepaalde temperatuur. Er zijn hier nuances. Als u de temperatuurregelaar op 22 graden instelt en de kamer tot dit niveau verwarmt, wordt deze, zodra de kamer 22 is, uitgeschakeld en wanneer hij terugvalt naar 21, wordt hij ingeschakeld. Dit is niet altijd de juiste beslissing, omdat uw bestuurde apparaat te vaak wordt in- en uitgeschakeld. Bovendien is er bij de meeste huishoudelijke en veel productietaken geen behoefte aan zo'n duidelijke temperatuurondersteuning.
- Met hysterese. Om een bepaalde opening te maken in het toegestane bereik van instelbare parameters, wordt hysterese gebruikt. Dat wil zeggen, als u de temperatuur op 22 graden instelt, wordt de verwarming zodra deze is bereikt, uitgeschakeld. Stel dat de hysterese in de controller is ingesteld op een opening van 3 graden, dan werkt de heater pas weer als de luchttemperatuur zakt naar 19 graden.
Soms wordt deze kloof naar eigen goeddunken aangepast. In eenvoudige ontwerpen worden bimetaalplaten gebruikt.
Ten slotte raden we aan om een nuttige video te bekijken die u vertelt wat hysterese is en hoe u deze kunt gebruiken:
We hebben het fenomeen en de toepassing van hysterese in elektriciteit onderzocht.Het resultaat is als volgt: in een elektrische aandrijving en transformatoren heeft het een nadelig effect, en in elektronica en verschillende regelaars vindt het ook een nuttige toepassing. We hopen dat de verstrekte informatie nuttig en interessant voor je was!
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
