Histeresis dalam teknik elektro dan elektronik: apa itu

Dalam teknik listrik, ada berbagai perangkat, yang prinsipnya didasarkan pada fenomena elektromagnetik. Di mana ada inti di mana kumparan bahan konduktif, seperti tembaga, dililit, interaksi diamati karena medan magnet. Ini adalah relay, starter, kontaktor, motor dan magnet. Di antara karakteristik inti ada karakteristik seperti histeresis. Pada artikel ini kita akan melihat apa itu, serta apa manfaat dan bahaya dari fenomena ini.

Definisi konsep

Kata "Hysteresis" memiliki akar bahasa Yunani, itu diterjemahkan sebagai tertinggal atau tertinggal. Istilah ini digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Dalam pengertian umum, konsep histeresis membedakan perilaku yang berbeda dari sistem di bawah pengaruh yang berlawanan.

Ini juga dapat dikatakan dalam istilah yang lebih sederhana. Katakanlah ada semacam sistem yang dapat dipengaruhi dalam beberapa arah. Jika, ketika bekerja padanya dalam arah maju, setelah penghentian, sistem tidak kembali ke keadaan semula, tetapi didirikan dalam keadaan perantara - kemudian, untuk kembali ke keadaan semula, perlu untuk bertindak ke arah yang berbeda dengan oleh beberapa kekuatan. Dalam hal ini, sistem memiliki histeresis.

Terkadang fenomena ini digunakan untuk tujuan yang bermanfaat, misalnya, untuk membuat elemen yang dipicu pada nilai ambang tertentu dari gaya aksi dan untuk regulator. Dalam kasus lain, histeresis memiliki efek yang merugikan, mari kita pertimbangkan ini dalam praktik.

Histeresis dalam teknik listrik

Dalam teknik listrik, histeresis merupakan karakteristik penting untuk bahan dari mana inti mesin dan peralatan listrik dibuat. Sebelum mulai menjelaskan, mari kita lihat kurva magnetisasi inti.

Gambar pada graf semacam ini disebut juga loop histeresis.

Penting! Dalam hal ini, kita berbicara tentang histeresis feromagnet, ini dia ketergantungan nonlinier dari internal induksi magnetik material pada nilai induksi magnetik eksternal, yang tergantung pada keadaan sebelumnya elemen.

Ketika arus mengalir melalui konduktor di sekitar konduktor, medan magnet dan Medan listrik. Jika Anda melilitkan kawat ke dalam kumparan dan mengalirkan arus melaluinya, Anda mendapatkan elektromagnet. Jika Anda meletakkan inti di dalam koil, maka induktansinya akan meningkat, begitu juga gaya yang muncul di sekitarnya.

Histeresis bergantung pada apa? Dengan demikian, inti terbuat dari logam; karakteristik dan kurva magnetisasinya tergantung pada jenisnya.

Jika Anda menggunakan, misalnya, baja yang dikeraskan, maka histeresis akan lebih lebar. Saat memilih apa yang disebut bahan magnet lunak, jadwalnya akan menyempit. Apa artinya ini dan untuk apa?

Faktanya adalah bahwa ketika koil seperti itu beroperasi di sirkuit arus bolak-balik, arus mengalir ke satu atau ke arah lain. Akibatnya dan gaya magnet, kutub terus-menerus terbalik. Dalam kumparan tanpa inti, ini terjadi pada prinsipnya pada saat yang sama, tetapi dengan inti berbeda. Secara bertahap magnetisasi, induksi magnetiknya meningkat dan secara bertahap mencapai bagian grafik yang hampir horizontal, yang disebut bagian saturasi.

Setelah itu, jika Anda mulai mengubah arah arus dan medan magnet, inti harus dimagnetisasi ulang. Tetapi jika Anda hanya mematikan arus dan dengan demikian menghilangkan sumber medan magnet, inti akan tetap termagnetisasi, meskipun tidak terlalu banyak. Pada grafik berikutnya, ini adalah titik "A". Untuk mendemagnetisasi ke keadaan semula, Anda perlu membuat kekuatan medan magnet negatif. Ini adalah titik "B". Dengan demikian, arus dalam kumparan harus mengalir dalam arah yang berlawanan.

Nilai kekuatan medan magnet untuk demagnetisasi lengkap inti disebut gaya koersif dan semakin kecil, semakin baik dalam hal ini.

Pembalikan magnetisasi dalam arah yang berlawanan akan berlangsung dengan cara yang sama, tetapi sepanjang cabang bawah loop. Artinya, ketika beroperasi di sirkuit arus bolak-balik, sebagian energi akan dihabiskan untuk membalikkan magnetisasi inti. Ini mengarah pada fakta bahwa efisiensi motor listrik dan transformator menurun. Dengan demikian, ini mengarah pada pemanasannya.

Penting! Semakin rendah histeresis dan gaya koersif, semakin rendah kerugian pembalikan magnetisasi inti.

Selain di atas, histeresis juga merupakan karakteristik untuk pengoperasian relai dan perangkat switching elektromagnetik lainnya. Misalnya, arus trip dan close. Ketika relai dimatikan, agar dapat bekerja, arus tertentu harus diterapkan. Dalam hal ini, arus penahanannya dalam keadaan hidup bisa jauh lebih rendah daripada arus nyala. Ini hanya akan mati ketika arus turun di bawah arus holding.

Histeresis dalam elektronika

Dalam perangkat elektronik, histeresis sangat berguna. Katakanlah ini digunakan dalam elemen ambang, misalnya, pembanding dan pemicu Schmidt. Di bawah ini Anda dapat melihat grafik statusnya:

Ini diperlukan dalam kasus-kasus agar perangkat berfungsi ketika sinyal X tercapai, setelah itu sinyal dapat mulai berkurang dan perangkat tidak mati sampai sinyal turun ke level Y. Solusi ini digunakan untuk menekan pantulan kontak, gangguan dan semburan acak, serta di berbagai regulator.

Misalnya, termostat atau pengontrol suhu. Biasanya, prinsip operasinya adalah mematikan perangkat pemanas (atau pendingin) pada saat suhu di dalam ruangan atau tempat lain telah mencapai tingkat yang telah ditentukan.

Mari kita pertimbangkan dua opsi untuk bekerja secara singkat dan sederhana:

1. Tidak ada histeresis. Menghidupkan dan mematikan pada suhu tertentu. Namun, ada nuansa di sini. Jika Anda mengatur pengatur suhu ke 22 derajat dan memanaskan ruangan ke tingkat ini, maka segera setelah ruangan itu 22, itu akan mati, dan ketika turun ke 21 lagi, itu akan menyala. Ini tidak selalu merupakan keputusan yang tepat, karena perangkat yang Anda kendalikan akan hidup dan mati terlalu sering. Selain itu, di sebagian besar tugas rumah tangga dan industri, tidak diperlukan kontrol suhu yang begitu jelas.
2. Dengan histeresis. Untuk membuat celah tertentu dalam kisaran parameter yang dapat disesuaikan yang diizinkan, histeresis digunakan. Artinya, jika Anda mengatur suhu ke 22 derajat, maka begitu tercapai, pemanas akan mati. Misalkan histeresis di regulator diatur ke celah 3 derajat, maka pemanas akan mulai bekerja kembali hanya ketika suhu udara turun menjadi 19 derajat.

Terkadang kesenjangan ini disesuaikan dengan kebijaksanaan Anda. Dalam desain sederhana, pelat bimetal digunakan.

Terakhir, kami sarankan untuk menonton video bermanfaat yang menjelaskan apa itu histeresis dan bagaimana Anda dapat menggunakannya:

Kami meneliti fenomena dan penerapan histeresis dalam teknik elektro. Intinya adalah sebagai berikut: dalam penggerak listrik dan transformator, ia memiliki efek yang merugikan, dan dalam elektronik dan berbagai regulator, ia juga menemukan aplikasi yang berguna. Semoga informasi yang diberikan bermanfaat dan menarik untuk Anda!

Bahan terkait:

• Bagaimana cara kerja starter magnet?
• Apa itu harmonik dalam jaringan listrik?
• Bagaimana hambatan konduktor bergantung pada suhu?