O que é histerese, quais são os benefícios e malefícios desse fenômeno
Definição de um conceito
A palavra "Histerese" tem raízes gregas, traduz-se como atrasada ou atrasada. Este termo é usado em vários campos da ciência e tecnologia. Em um sentido geral, o conceito de histerese é distinguido pelo comportamento diferente do sistema sob influências opostas.
Isso pode ser dito em palavras mais simples. Suponha que exista algum tipo de sistema que possa ser influenciado em várias direções. Se, ao atuar nele na direção direta, após a finalização, o sistema não retornar ao seu estado original, mas estiver instalado em um estado intermediário, então, para retornar ao seu estado original, é necessário agir em outra direção com alguma força. Nesse caso, o sistema possui histerese.
Às vezes, esse fenômeno é usado para fins úteis, por exemplo, para criar elementos que funcionam em certos valores limiares das forças de atuação e para os reguladores. Em outros casos, a histerese é prejudicial, considere isso na prática.
Histerese em Engenharia Elétrica
Na engenharia elétrica, a histerese é uma característica importante para os materiais a partir dos quais os núcleos das máquinas e aparelhos elétricos são feitos. Antes de prosseguir com as explicações, vejamos a curva de magnetização do núcleo.
Uma imagem em um gráfico desse tipo também é chamada de loop de histerese.
Importante! Neste caso, estamos falando da histerese dos ímãs de herói, aqui é uma dependência não linear da indução magnética interna do material sobre a magnitude da indução magnética externa, que depende do estado anterior do elemento.
Quando a corrente flui através de um condutor em torno deste, uma corrente magnética e campo elétrico. Se você enrolar o fio em uma bobina e passar corrente por ele, você receberá um eletroímã. Se você colocar um núcleo dentro da bobina, sua indutância aumentará, assim como as forças que surgem ao seu redor.
Por que a histerese depende? Assim, o núcleo é feito de metal, suas características e a curva de magnetização dependem de seu tipo.
Se você usar, por exemplo, aço temperado, a histerese será mais ampla. Ao escolher os chamados materiais magnéticos macios - a programação será reduzida. O que isso significa e para que serve?
O fato é que, quando essa bobina opera em um circuito de corrente alternada, a corrente flui em uma direção ou outra. Como resultado, e forças magnéticas, os pólos estão constantemente girando.Em uma bobina sem núcleo, isso acontece em princípio ao mesmo tempo, mas as coisas são diferentes com o núcleo. Ele é magnetizado gradualmente, sua indução magnética aumenta e alcança gradualmente uma seção quase horizontal do gráfico, denominada seção de saturação.
Depois disso, se você começar a mudar a direção da corrente e do campo magnético, o núcleo precisará ser magnetizado. Mas se você simplesmente desligar a corrente e remover a fonte do campo magnético, o núcleo ainda permanecerá magnetizado, embora não tanto. No gráfico a seguir, este é o ponto "A". Para desmagnetizá-lo ao seu estado inicial, é necessário criar uma força de campo magnético negativo. Este é o ponto "B". Consequentemente, a corrente na bobina deve fluir na direção oposta.
O valor da força do campo magnético para a desmagnetização completa do núcleo é chamado de força coercitiva e, quanto menor, melhor neste caso.
A inversão da magnetização na direção oposta ocorrerá de maneira semelhante, mas já ao longo do ramo inferior do loop. Ou seja, ao trabalhar em um circuito de corrente alternada, parte da energia será gasta na inversão de magnetização do núcleo. Isso leva ao fato de que a eficiência do motor elétrico e do transformador é reduzida. Consequentemente, isso leva ao seu aquecimento.
Importante! Quanto menor a histerese e a força coercitiva, menor a perda de inversão da magnetização do núcleo.
Além do acima, a histerese também é característica da operação de relés e outros dispositivos de comutação eletromagnética. Por exemplo, desarme e vire atual. Quando o relé está desligado, para que ele funcione, é necessário aplicar uma certa corrente. Nesse caso, a corrente de sua retenção no estado ligado pode ser muito menor que a corrente de comutação. Ele será desligado somente quando a corrente cair abaixo da corrente de retenção.
Histerese em Eletrônica
Nos dispositivos eletrônicos, a histerese possui principalmente funções úteis. Suponha que isso seja usado em elementos de limite, por exemplo, comparadores e gatilhos de Schmidt. Abaixo você vê um gráfico de seus estados:
Isso é necessário nos casos em que o dispositivo funciona quando o sinal X é atingido, após o que o sinal pode começar a diminuir e o dispositivo não desliga até que o sinal desça para o nível Y. Esta solução é usada para suprimir o ressalto de contato, interferência e rajadas aleatórias, bem como em vários controladores.
Por exemplo, um termostato ou um controlador de temperatura. Geralmente, seu princípio de operação é desligar o dispositivo de aquecimento (ou resfriamento) no momento em que a temperatura na sala ou em outro local atingir um nível predeterminado.
Considere duas opções para trabalhar de forma breve e simples:
- Sem histerese. Ligue e desligue a uma determinada temperatura. Existem nuances aqui. Se você ajustar o regulador de temperatura para 22 graus e aquecer a sala para esse nível, assim que a sala tiver 22 anos, ela será desligada e, quando voltar a 21, ligará. Essa nem sempre é a decisão certa, porque seu dispositivo controlado será ligado e desligado com muita frequência. Além disso, na maioria das tarefas domésticas e de produção, não há necessidade de um suporte de temperatura tão claro.
- Com histerese. Para fazer uma certa lacuna na faixa permitida de parâmetros ajustáveis, é utilizada a histerese. Ou seja, se você ajustar a temperatura para 22 graus, assim que for atingido, o aquecedor será desligado. Suponha que a histerese no controlador esteja ajustada para um intervalo de 3 graus; o aquecedor só funcionará novamente quando a temperatura do ar cair para 19 graus.
Às vezes, essa diferença é ajustada a seu critério. Em desenhos simples, são utilizadas placas bimetálicas.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil que informa o que é histerese e como você pode usá-lo:
Examinamos o fenômeno e a aplicação da histerese em elétrica.O resultado é o seguinte: em um acionador elétrico e transformadores, ele tem um efeito prejudicial, e em eletrônicos e diversos reguladores, também encontra aplicação útil. Esperamos que as informações fornecidas tenham sido úteis e interessantes para você!
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