Hüsterees elektrotehnikas ja elektroonikas: mis see on

Elektrotehnikas on mitmesuguseid seadmeid, mille tööpõhimõte põhineb elektromagnetilistel nähtustel. Kui on südamik, millele on keritud juhtivast materjalist, näiteks vasest, mähis, täheldatakse magnetväljade tõttu vastasmõjusid. Need on releed, starterid, kontaktorid, mootorid ja magnetid. Südamike omaduste hulgas on selline omadus nagu hüsterees. Selles artiklis vaatleme, mis see on, ning millised on selle nähtuse eelised ja kahjud.

Mõiste definitsioon

Sõnal "hüsterees" on kreeka juured, see tähendab mahajäämust või mahajäämist. Seda terminit kasutatakse erinevates teaduse ja tehnoloogia valdkondades. Üldises mõttes eristab hüstereesi mõiste süsteemi erinevat käitumist vastupidise mõju all.

Seda võib öelda ka lihtsamalt. Oletame, et on mingi süsteem, mida saab mitmes suunas mõjutada. Kui sellele edasisuunas tegutsedes ei naase süsteem pärast lõpetamist algsesse olekusse, vaid on seatud vahepealsesse olekusse - siis on algsesse olekusse naasmiseks vaja tegutseda teises suunas mingi jõuga. Sel juhul on süsteemil hüsterees.

Mõnikord kasutatakse seda nähtust kasulikel eesmärkidel, näiteks elementide loomiseks, mis käivituvad teatud toimivate jõudude läviväärtustel ja regulaatorite jaoks. Muudel juhtudel on hüstereesil kahjulik mõju, kaalume seda praktikas.

Hüsterees elektrotehnikas

Elektrotehnikas on hüsterees oluline omadus materjalidele, millest valmistatakse elektrimasinate ja -aparaatide südamikud. Enne selgitama asumist vaatame südamiku magnetiseerimiskõverat.

Sellist graafikul olevat pilti nimetatakse ka hüstereesisilmuseks.

Tähtis! Sel juhul räägime feromagnetite hüstereesist, siin on tegemist sisemise mittelineaarse sõltuvusega. materjali magnetiline induktsioon välise magnetinduktsiooni väärtusele, mis sõltub eelmisest olekust element.

Kui vool liigub läbi viimase ümber oleva juhi, tekib magnet- ja elektriväli. Kui keerate traadi mähisesse ja lasete sellest läbi voolu, saate elektromagneti. Kui asetate mähise sisse südamiku, suureneb selle induktiivsus, nagu ka selle ümber tekkivad jõud.

Millest sõltub hüsterees? Sellest lähtuvalt on südamik valmistatud metallist, selle omadused ja magnetiseerimiskõver sõltuvad selle tüübist.

Kui kasutate näiteks karastatud terast, siis on hüsterees laiem. Valides nn pehmeid magnetmaterjale, kitseneb graafik. Mida see tähendab ja milleks see on mõeldud?

Fakt on see, et kui selline mähis töötab vahelduvvooluahelas, liigub vool ühes või teises suunas. Selle tulemusena ja magnetjõu tõttu on poolus pidevalt ümber pööratud. Ilma südamikuta mähises toimub see põhimõtteliselt samal ajal, kuid südamikuga on see erinev. See magnetiseerub järk-järgult, selle magnetiline induktsioon suureneb ja jõuab järk-järgult graafiku peaaegu horisontaalse osani, mida nimetatakse küllastussektsiooniks.

Pärast seda, kui hakkate voolu suunda ja magnetvälja muutma, tuleks südamik uuesti magnetiseerida. Kuid kui lülitate voolu lihtsalt välja ja eemaldate seeläbi magnetvälja allika, jääb tuum siiski magnetiseeritud, kuigi mitte nii palju. Järgmisel diagrammil on see punkt "A". Selle algolekusse demagnetiseerimiseks peate looma negatiivse magnetvälja tugevuse. See on punkt "B". Vastavalt sellele peab vool mähises voolama vastupidises suunas.

Magnetvälja tugevuse väärtust südamiku täielikuks demagnetiseerimiseks nimetatakse sundjõuks ja mida väiksem see on, seda parem antud juhul.

Magnetiseerimise ümberpööramine vastupidises suunas toimub samamoodi, kuid piki silmuse alumist haru. See tähendab, et vahelduvvooluahelas töötades kulutatakse osa energiast südamiku magnetiseerimise ümberpööramiseks. See toob kaasa asjaolu, et elektrimootori ja trafo efektiivsus väheneb. Sellest tulenevalt viib see selle kuumutamiseni.

Tähtis! Mida väiksem on hüsterees ja sundjõud, seda väiksemad on südamiku magnetiseerimise ümberpööramiskaod.

Lisaks ülaltoodule on hüsterees iseloomulik ka releede ja muude elektromagnetiliste lülitusseadmete tööks. Näiteks väljalülitus- ja sulgemisvoolud. Kui relee on välja lülitatud, tuleb selle toimimiseks rakendada teatud voolu. Sel juhul võib selle hoidevool sisselülitatud olekus olla palju väiksem kui sisselülitusvool. See lülitub välja ainult siis, kui vool langeb alla hoidevoolu.

Hüsterees elektroonikas

Elektroonikaseadmetes on hüsterees peamiselt kasulik. Oletame, et seda kasutatakse läveelementides, näiteks komparaatorites ja Schmidti päästikutes. Allpool näete selle olekute graafikut:

See on vajalik nendel juhtudel, et seade töötaks X-signaali saavutamisel, pärast mida võib signaal hakata vähenema ja seade ei lülitu välja enne, kui signaal langeb Y-tasemele. Seda lahendust kasutatakse kontakti põrke pärssimiseks, sekkumine ja juhuslikud pursked, samuti erinevates regulaatorites.

Näiteks termostaat või temperatuuriregulaator. Tavaliselt on selle tööpõhimõte kütte- (või jahutus)seadme väljalülitamine hetkel, kui temperatuur ruumis või muus kohas on saavutanud etteantud taseme.

Vaatleme lühidalt ja lihtsalt töötamiseks kahte võimalust:

1. Ei mingit hüstereesi. Sisse- ja väljalülitamine etteantud temperatuuril. Siiski on siin nüansse. Kui seate temperatuuriregulaatori 22 kraadi peale ja soojendate ruumi sellele tasemele, siis niipea, kui ruum on 22, lülitub see välja ja kui see langeb uuesti 21-ni, lülitub see sisse. See ei ole alati õige otsus, sest teie juhitav seade lülitub liiga sageli sisse ja välja. Lisaks pole enamiku majapidamis- ja paljude tööstuslike ülesannete puhul vaja sellist selget temperatuuri reguleerimist.
2. Hüstereesiga. Reguleeritavate parameetrite lubatud vahemikus teatud tühimiku tegemiseks kasutatakse hüstereesi. See tähendab, et kui seate temperatuuriks 22 kraadi, lülitub kütteseade niipea, kui see saavutatakse. Oletame, et regulaatoris on hüsterees seatud 3 kraadise vahe peale, siis hakkab kütteseade uuesti tööle alles siis, kui õhutemperatuur langeb 19 kraadini.

Mõnikord kohandatakse seda lõhet teie äranägemise järgi. Lihtsa kujunduse korral kasutatakse bimetallplaate.

Lõpuks soovitame vaadata kasulikku videot, mis selgitab, mis on hüsterees ja kuidas seda kasutada:

Uurisime hüstereesi nähtust ja rakendust elektrotehnikas. Lõpptulemus on järgmine: elektriajamis ja trafodes mõjub see kahjulikult ning elektroonikas ja erinevates regulaatorites leiab ka kasulikku rakendust. Loodame, et esitatud teave oli teile kasulik ja huvitav!

Seotud materjalid:

• Kuidas magnetkäiviti töötab
• Mis on harmoonilised elektrivõrgus
• Kuidas sõltub juhi takistus temperatuurist?