Cos'è l'isteresi, quali sono i benefici e i danni di questo fenomeno

Definizione di un concetto

La parola "isteresi" ha radici greche, si traduce in ritardo o ritardo. Questo termine è usato in vari campi della scienza e della tecnologia. In senso generale, il concetto di isteresi si distingue per il diverso comportamento del sistema sotto influenze opposte.

Questo si può dire con parole più semplici. Supponiamo che ci sia un qualche tipo di sistema che può essere influenzato in diverse direzioni. Se, quando agisce su di esso in avanti, dopo la terminazione, il sistema non ritorna al suo stato originale, ma è installato in uno stato intermedio, quindi per tornare al suo stato originale, è necessario agire in un'altra direzione con una certa forza. In questo caso, il sistema ha un'isteresi.

A volte questo fenomeno viene utilizzato per scopi utili, ad esempio, per creare elementi che funzionano a determinati valori di soglia delle forze agenti e per i regolatori. In altri casi, l'isteresi è dannosa, consideralo nella pratica.

Isteresi in ingegneria elettrica

Nell'ingegneria elettrica, l'isteresi è una caratteristica importante per i materiali con cui sono realizzati i nuclei delle macchine e degli apparecchi elettrici. Prima di procedere con le spiegazioni, diamo un'occhiata alla curva di magnetizzazione del nucleo.

Un'immagine su un grafico di questo tipo è anche chiamata ciclo di isteresi.

! importante In questo caso, stiamo parlando dell'isteresi dei feromagneti, qui si tratta di una dipendenza non lineare dell'induzione magnetica interna del materiale sull'entità dell'induzione magnetica esterna, che dipende dallo stato precedente dell'elemento.

Quando la corrente scorre attraverso un conduttore attorno a quest'ultimo, un magnetico e campo elettrico. Se si avvolge il filo in una bobina e si passa corrente attraverso di esso, si ottiene un elettromagnete. Se si inserisce un nucleo all'interno della bobina, la sua induttanza aumenterà, così come le forze che sorgono attorno ad essa.

Perché dipende l'isteresi? Di conseguenza, il nucleo è in metallo, le sue caratteristiche e la curva di magnetizzazione dipendono dal suo tipo.

Se si utilizza, ad esempio, acciaio temprato, l'isteresi sarà più ampia. Quando si scelgono i cosiddetti materiali magnetici morbidi, il programma verrà ridotto. Cosa significa questo e a cosa serve?

Il fatto è che quando una tale bobina funziona in un circuito a corrente alternata, la corrente scorre in una direzione o nell'altra. Di conseguenza, e forze magnetiche, i poli si stanno costantemente ribaltando.In una bobina senza nucleo, ciò accade in linea di principio allo stesso tempo, ma le cose sono diverse con il nucleo. Viene gradualmente magnetizzato, la sua induzione magnetica aumenta e raggiunge gradualmente una sezione quasi orizzontale del grafico, che è chiamata sezione di saturazione.

Successivamente, se si inizia a cambiare la direzione della corrente e del campo magnetico, il nucleo dovrà essere magnetizzato. Ma se si spegne semplicemente la corrente e quindi si rimuove la sorgente del campo magnetico, il nucleo rimarrà comunque magnetizzato, anche se non così tanto. Nella seguente tabella, questo è il punto "A". Per smagnetizzarlo al suo stato iniziale, è necessario creare un campo magnetico negativo. Questo è il punto "B". Di conseguenza, la corrente nella bobina dovrebbe fluire nella direzione opposta.

Il valore dell'intensità del campo magnetico per la completa smagnetizzazione del nucleo è chiamato forza coercitiva e meno è, meglio è in questo caso.

L'inversione della magnetizzazione nella direzione opposta avverrà in modo simile, ma già lungo il ramo inferiore del circuito. Cioè, quando si lavora in un circuito a corrente alternata, parte dell'energia verrà spesa per l'inversione della magnetizzazione del nucleo. Ciò porta al fatto che l'efficienza del motore elettrico e del trasformatore è ridotta. Di conseguenza, questo porta al suo riscaldamento.

! importante Minore è l'isteresi e la forza coercitiva, minore è la perdita dell'inversione della magnetizzazione del nucleo.

Oltre a quanto sopra, l'isteresi è anche caratteristica del funzionamento dei relè e di altri dispositivi di commutazione elettromagnetici. Ad esempio, scatta e trasforma corrente. Quando il relè è disattivato, affinché funzioni, è necessario applicare una certa corrente. In questo caso, la corrente del suo mantenimento nello stato on può essere molto più bassa della corrente di commutazione. Si spegnerà solo quando la corrente scende al di sotto della corrente di mantenimento.

Isteresi in elettronica

Nei dispositivi elettronici, l'isteresi svolge principalmente funzioni utili. Supponiamo che questo sia usato negli elementi di soglia, ad esempio comparatori e trigger di Schmidt. Sotto vedi un grafico dei suoi stati:

Ciò è necessario nei casi in cui il dispositivo funziona quando viene raggiunto il segnale X, dopodiché il segnale può iniziare a diminuire e il dispositivo non si spegne fino a quando il segnale non scende al livello Y. Questa soluzione viene utilizzata per sopprimere il rimbalzo del contatto, interferenza e scoppi casuali, nonché in vari controller.

Ad esempio, un termostato o un termoregolatore. Di solito il suo principio di azione è di spegnere il dispositivo di riscaldamento (o raffreddamento) in un momento in cui la temperatura nella stanza o in un altro luogo ha raggiunto un livello prestabilito.

Considera due opzioni per lavorare brevemente e semplicemente:

1. Nessuna isteresi. Accensione e spegnimento a una determinata temperatura. Ci sono sfumature qui. Se si imposta il termoregolatore su 22 gradi e si riscalda la stanza a questo livello, non appena la stanza è 22 si spegne e quando torna a 21 si accende. Questa non è sempre la decisione giusta, perché il dispositivo controllato si accenderà e spegnerà troppo spesso. Inoltre, nella maggior parte delle attività domestiche e di molte attività produttive non è necessario un supporto di temperatura così chiaro.
2. Con isteresi. Per creare un certo intervallo nell'intervallo consentito di parametri regolabili, viene utilizzata l'isteresi. Cioè, se si imposta la temperatura su 22 gradi, quindi non appena viene raggiunta, il riscaldatore si spegne. Supponiamo che l'isteresi nel controller sia impostata su uno spazio di 3 gradi, quindi il riscaldatore funzionerà di nuovo solo quando la temperatura dell'aria scende a 19 gradi.

A volte questo divario viene corretto a tua discrezione. Nei disegni semplici, vengono utilizzate piastre bimetalliche.

Infine, ti consigliamo di guardare un utile video che ti dice cos'è l'isteresi e come puoi usarlo:

Abbiamo esaminato il fenomeno e l'applicazione dell'isteresi nell'elettrica.Il risultato è il seguente: in un azionamento elettrico e trasformatori, ha un effetto dannoso, e nell'elettronica e in vari regolatori trova utile applicazione. Speriamo che le informazioni fornite siano state utili e interessanti per te!

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