Was ist Hysterese, was sind die Vor- und Nachteile dieses Phänomens?
Definition eines Konzepts
Das Wort "Hysterese" hat griechische Wurzeln, es bedeutet "Verzögerung" oder "Verzögerung". Dieser Begriff wird in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technologie verwendet. Im allgemeinen Sinne zeichnet sich das Konzept der Hysterese durch das unterschiedliche Verhalten des Systems unter entgegengesetzten Einflüssen aus.
Dies kann in einfacheren Worten gesagt werden. Angenommen, es gibt eine Art System, das in verschiedene Richtungen beeinflusst werden kann. Wenn das System beim Beenden in Vorwärtsrichtung nach Beendigung nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, sondern in einem Zwischenzustand installiert ist, ist es erforderlich, mit etwas Kraft in eine andere Richtung zu handeln, um in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren. In diesem Fall hat das System eine Hysterese.
Manchmal wird dieses Phänomen für nützliche Zwecke verwendet, beispielsweise um Elemente zu erzeugen, die bei bestimmten Schwellenwerten der einwirkenden Kräfte arbeiten, und für Regler. In anderen Fällen ist die Hysterese nachteilig, berücksichtigen Sie dies in der Praxis.
Hysterese in der Elektrotechnik
In der Elektrotechnik ist die Hysterese ein wichtiges Merkmal für die Materialien, aus denen die Kerne elektrischer Maschinen und Geräte hergestellt werden. Bevor wir mit den Erklärungen fortfahren, werfen wir einen Blick auf die Kernmagnetisierungskurve.
Ein Bild in einem solchen Diagramm wird auch als Hystereseschleife bezeichnet.
Wichtig! In diesem Fall handelt es sich um die Hysterese von Pheromagneten. Hier handelt es sich um eine nichtlineare Abhängigkeit der internen magnetischen Induktion des Materials von der Größe der externen magnetischen Induktion, die vom vorherigen Zustand des Elements abhängt.
Wenn Strom durch einen Leiter um diesen fließt, wird ein magnetischer und elektrisches Feld. Wenn Sie den Draht in eine Spule wickeln und Strom durch sie leiten, erhalten Sie einen Elektromagneten. Wenn Sie einen Kern in die Spule einsetzen, erhöht sich deren Induktivität sowie die um sie herum auftretenden Kräfte.
Warum hängt die Hysterese ab? Dementsprechend besteht der Kern aus Metall, seine Eigenschaften und die Magnetisierungskurve hängen von seiner Art ab.
Wenn Sie beispielsweise gehärteten Stahl verwenden, ist die Hysterese breiter. Bei der Auswahl der sogenannten weichmagnetischen Materialien wird der Zeitplan eingegrenzt. Was bedeutet das und wofür ist es?
Tatsache ist, dass, wenn eine solche Spule in einem Wechselstromkreis arbeitet, Strom in die eine oder andere Richtung fließt. Infolgedessen und magnetische Kräfte kippen die Pole ständig.Bei einer kernlosen Spule geschieht dies im Prinzip gleichzeitig, aber beim Kern sieht es anders aus. Es wird allmählich magnetisiert, seine magnetische Induktion nimmt zu und erreicht allmählich einen nahezu horizontalen Abschnitt des Graphen, der als Sättigungsabschnitt bezeichnet wird.
Wenn Sie danach beginnen, die Richtung des Stroms und des Magnetfelds zu ändern, muss der Kern magnetisiert werden. Wenn Sie jedoch einfach den Strom abschalten und dadurch die Quelle des Magnetfelds entfernen, bleibt der Kern immer noch magnetisiert, wenn auch nicht so stark. In der folgenden Tabelle ist dies Punkt „A“. Um es in seinen Ausgangszustand zu entmagnetisieren, muss eine negative Magnetfeldstärke erzeugt werden. Dies ist Punkt "B". Dementsprechend sollte der Strom in der Spule in die entgegengesetzte Richtung fließen.
Der Wert der Magnetfeldstärke für die vollständige Entmagnetisierung des Kerns wird als Koerzitivkraft bezeichnet. Je geringer diese ist, desto besser ist in diesem Fall.
Die Magnetisierungsumkehr in die entgegengesetzte Richtung erfolgt ähnlich, jedoch bereits entlang des unteren Zweigs der Schleife. Das heißt, wenn in einem Wechselstromkreis gearbeitet wird, wird ein Teil der Energie für die Magnetisierungsumkehr des Kerns aufgewendet. Dies führt dazu, dass der Wirkungsgrad von Elektromotor und Transformator reduziert wird. Dementsprechend führt dies zu seiner Erwärmung.
Wichtig! Je kleiner die Hysterese und die Koerzitivkraft sind, desto geringer ist der Verlust der Magnetisierungsumkehr des Kerns.
Zusätzlich zu dem Obigen ist die Hysterese auch charakteristisch für den Betrieb von Relais und anderen elektromagnetischen Schaltvorrichtungen. Zum Beispiel auslösen und Strom drehen. Wenn das Relais ausgeschaltet ist, müssen Sie einen bestimmten Strom anlegen, damit es funktioniert. In diesem Fall kann der Strom seines Haltens im eingeschalteten Zustand viel niedriger sein als der Schaltstrom. Es wird nur ausgeschaltet, wenn der Strom unter den Haltestrom fällt.
Hysterese in der Elektronik
In elektronischen Geräten hat die Hysterese hauptsächlich nützliche Funktionen. Angenommen, dies wird in Schwellenelementen verwendet, z. B. in Komparatoren und Schmidt-Triggern. Unten sehen Sie eine Grafik der Zustände:
Dies ist in Fällen erforderlich, in denen das Gerät arbeitet, wenn das Signal X erreicht ist. Danach kann das Signal abnehmen und das Gerät wird nicht ausgeschaltet, bis das Signal auf Pegel Y abfällt. Diese Lösung wird verwendet, um Kontaktsprünge zu unterdrücken. Interferenz und zufällige Bursts sowie in verschiedenen Controllern.
Zum Beispiel ein Thermostat oder ein Temperaturregler. Normalerweise besteht sein Wirkprinzip darin, das Heiz- (oder Kühl-) Gerät zu einem Zeitpunkt auszuschalten, an dem die Temperatur im Raum oder an einem anderen Ort ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat.
Betrachten Sie zwei Möglichkeiten, um kurz und einfach zu arbeiten:
- Keine Hysterese. Bei einer bestimmten Temperatur ein- und ausschalten. Hier gibt es Nuancen. Wenn Sie den Temperaturregler auf 22 Grad einstellen und den Raum auf dieses Niveau erwärmen, wird er ausgeschaltet, sobald er 22 ist, und wenn er auf 21 zurückfällt, wird er eingeschaltet. Dies ist nicht immer die richtige Entscheidung, da Ihr gesteuertes Gerät zu oft ein- und ausgeschaltet wird. Darüber hinaus besteht bei den meisten Haushalts- und vielen Produktionsaufgaben keine Notwendigkeit für eine so klare Temperaturunterstützung.
- Mit Hysterese. Um eine bestimmte Lücke im zulässigen Bereich der einstellbaren Parameter zu schließen, wird die Hysterese verwendet. Das heißt, wenn Sie die Temperatur auf 22 Grad einstellen, schaltet sich die Heizung aus, sobald sie erreicht ist. Angenommen, die Hysterese in der Steuerung ist auf einen Spalt von 3 Grad eingestellt, dann funktioniert die Heizung erst wieder, wenn die Lufttemperatur auf 19 Grad abfällt.
Manchmal wird diese Lücke nach Ihrem Ermessen angepasst. In einfachen Konstruktionen werden Bimetallplatten verwendet.
Schließlich empfehlen wir Ihnen, ein nützliches Video anzusehen, in dem Sie erfahren, was Hysterese ist und wie Sie sie verwenden können:
Wir haben das Phänomen und die Anwendung der Hysterese in der Elektrik untersucht.Das Ergebnis ist wie folgt: In einem elektrischen Antrieb und Transformatoren wirkt es sich nachteilig aus, und in der Elektronik und verschiedenen Reglern findet es auch nützliche Anwendung. Wir hoffen, dass die bereitgestellten Informationen für Sie nützlich und interessant waren!
Verwandte Materialien:
Wird geladen...
