Elektrik mühendisliği ve elektronikte histerezis: nedir

Elektrik mühendisliğinde, prensibi elektromanyetik olaylara dayanan çeşitli cihazlar vardır. Bakır gibi bir iletken malzeme bobininin sarıldığı bir çekirdek olduğunda, manyetik alanlar nedeniyle etkileşimler gözlemlenir. Bunlar röleler, yol vericiler, kontaktörler, motorlar ve mıknatıslardır. Çekirdeklerin özellikleri arasında histerezis gibi bir özellik vardır. Bu yazıda, bu fenomenin yararları ve zararlarının yanı sıra ne olduğuna bakacağız.

kavramın tanımı

"Histerezis" kelimesinin Yunanca kökleri vardır, gecikme veya gecikme olarak tercüme edilir. Bu terim bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarında kullanılmaktadır. Genel anlamda histerezis kavramı, sistemin zıt etkiler altındaki farklı davranışlarını ayırt eder.

Bu daha basit terimlerle de söylenebilir. Diyelim ki birkaç yönden etkilenebilecek bir tür sistem var. İleri yönde hareket ederken, sonlandırıldıktan sonra sistem orijinal durumuna dönmezse, ancak bir ara durumda kurulur - daha sonra orijinal durumuna geri dönmek için farklı bir yönde hareket etmek gerekir. bir güç tarafından. Bu durumda sistemde histerezis vardır.

Bazen bu fenomen, örneğin, hareket eden kuvvetlerin belirli eşik değerlerinde tetiklenen elemanlar oluşturmak ve düzenleyiciler için faydalı amaçlar için kullanılır. Diğer durumlarda, histerezisin zararlı bir etkisi vardır, bunu pratikte ele alalım.

Elektrik mühendisliğinde histerezis

Elektrik mühendisliğinde histerezis, elektrik makinelerinin ve aparatlarının çekirdeklerinin yapıldığı malzemeler için önemli bir özelliktir. Açıklamaya başlamadan önce çekirdeğin manyetizasyon eğrisine bakalım.

Bu tür bir grafik üzerindeki bir görüntüye histerezis döngüsü de denir.

Önemli! Bu durumda, feromıknatısların histerezisinden bahsediyoruz, burada iç malzemenin manyetik indüksiyonu, önceki duruma bağlı olan harici manyetik indüksiyonun değerine göre öğe.

Akım, iletkenin etrafındaki bir iletkenden geçtiğinde, manyetik ve Elektrik alanı. Kabloyu bir bobine sarar ve içinden bir akım geçirirseniz, bir elektromıknatıs elde edersiniz. Bobinin içine bir çekirdek koyarsanız, endüktansı ve çevresinde ortaya çıkan kuvvetler artacaktır.

Histerezis neye bağlıdır? Buna göre çekirdek metalden yapılmıştır, özellikleri ve manyetizasyon eğrisi türüne bağlıdır.

Örneğin, sertleştirilmiş çelik kullanırsanız, histerezis daha geniş olacaktır. Sözde yumuşak manyetik malzemeleri seçerken, program daralacaktır. Bu ne anlama geliyor ve ne için?

Gerçek şu ki, böyle bir bobin alternatif bir akım devresinde çalışırken, akım bir veya diğer yönde akar. Sonuç ve manyetik kuvvet, kutup sürekli olarak ters çevrilir. Çekirdeksiz bir bobinde, bu prensipte aynı anda olur, ancak bir çekirdekte işler farklıdır. Yavaş yavaş manyetize olur, manyetik indüksiyonu artar ve yavaş yavaş grafiğin doyma bölümü olarak adlandırılan neredeyse yatay bir bölümüne ulaşır.

Bundan sonra akımın ve manyetik alanın yönünü değiştirmeye başlarsanız, çekirdek yeniden mıknatıslanmalıdır. Ancak akımı kapatırsanız ve böylece manyetik alanın kaynağını kaldırırsanız, çekirdek çok fazla olmasa da yine de manyetize kalacaktır. Bir sonraki çizelgede bu, "A" noktasıdır. Orijinal durumuna demanyetize etmek için negatif bir manyetik alan gücü oluşturmanız gerekir. Bu "B" noktasıdır. Buna göre bobindeki akım ters yönde akmalıdır.

Çekirdeğin tamamen demanyetizasyonu için manyetik alan gücünün değerine zorlayıcı kuvvet denir ve ne kadar az olursa bu durumda o kadar iyidir.

Ters yöndeki manyetizasyonun tersine çevrilmesi aynı şekilde, ancak döngünün alt dalı boyunca ilerleyecektir. Yani, bir alternatif akım devresinde çalışırken, enerjinin bir kısmı çekirdeğin manyetizasyonunu tersine çevirmek için harcanacaktır. Bu, elektrik motorunun ve transformatörün veriminin düşmesine neden olur. Buna göre, bu ısınmasına yol açar.

Önemli! Histerezis ve zorlayıcı kuvvet ne kadar düşükse, çekirdek mıknatıslanma tersinme kayıpları o kadar düşük olur.

Yukarıdakilere ek olarak, gecikme, rölelerin ve diğer elektromanyetik anahtarlama cihazlarının çalışması için de karakteristiktir. Örneğin, açma ve kapama akımları. Röle kapatıldığında, çalışması için belirli bir akım uygulanmalıdır. Bu durumda, açık durumda tutma akımı, açma akımından çok daha düşük olabilir. Sadece akım tutma akımının altına düştüğünde kapanacaktır.

Elektronikte histerezis

Elektronik cihazlarda histerezis esas olarak yararlıdır. Bunun eşik öğelerinde, örneğin karşılaştırıcılarda ve Schmidt tetikleyicilerinde kullanıldığını varsayalım. Aşağıda durumlarının bir grafiğini görebilirsiniz:

Bu, X sinyaline ulaşıldığında cihazın çalışması için gereklidir, bundan sonra sinyal azalmaya başlayabilir ve sinyal Y seviyesine düşene kadar cihaz kapanmaz. Bu çözüm, temas sıçramasını bastırmak için kullanılır, girişim ve rastgele patlamaların yanı sıra çeşitli düzenleyicilerde.

Örneğin, bir termostat veya sıcaklık kontrolörü. Genellikle çalışma prensibi, odadaki veya başka bir yerdeki sıcaklık önceden belirlenmiş bir seviyeye ulaştığında ısıtma (veya soğutma) cihazını kapatmaktır.

Kısaca ve basitçe çalışmak için iki seçeneği ele alalım:

1. Histerezis yok. Belirli bir sıcaklıkta açma ve kapatma. Ancak burada nüanslar var. Sıcaklık regülatörünü 22 dereceye ayarlayıp odayı bu dereceye kadar ısıtırsanız oda 22 olur olmaz kapanır, tekrar 21'e düştüğünde açılır. Bu her zaman doğru karar değildir, çünkü kontrol edilen cihazınız çok sık açılıp kapanacaktır. Ayrıca çoğu ev ve birçok endüstriyel görevde bu kadar net bir sıcaklık kontrolüne gerek yoktur.
2. Histerezis ile. İzin verilen ayarlanabilir parametre aralığında belirli bir boşluk oluşturmak için histerezis kullanılır. Yani, sıcaklığı 22 dereceye ayarlarsanız, ulaşılır ulaşılmaz ısıtıcı kapanır. Regülatördeki histerezisin 3 derecelik bir boşluğa ayarlandığını varsayalım, ardından ısıtıcı ancak hava sıcaklığı 19 dereceye düştüğünde tekrar çalışmaya başlayacaktır.

Bazen bu boşluk sizin takdirinize göre ayarlanır. Basit tasarımlarda bimetal plakalar kullanılır.

Son olarak, histerezisin ne olduğunu ve nasıl kullanabileceğinizi açıklayan faydalı bir video izlemenizi öneririz:

Elektrik mühendisliğinde histerezis olgusunu ve uygulamasını inceledik. Sonuç olarak şudur: bir elektrikli tahrik ve transformatörlerde zararlı bir etkiye sahiptir ve elektronik ve çeşitli düzenleyicilerde de faydalı bir uygulama bulur. Sağlanan bilgilerin sizin için yararlı ve ilginç olduğunu umuyoruz!

İlgili malzemeler:

• Manyetik yolverici nasıl çalışır?
• Elektrik şebekesindeki harmonikler nelerdir?
• Bir iletkenin direnci sıcaklığa nasıl bağlıdır?