Гистерезис что означает: 404 Not Found — Подбор слов

Содержание

Гистерезис — справочник студента — МБОУ «Школа №16» г. Ростов-на-Дону

Некоторые физические и другие системы с запаздыванием отвечают на различные воздействия, приложенные к ним. При этом отклик на воздействие во многом зависит от текущего состояния системы и определяется предысторией настоящего состояния. Для описания таких явлений применяется термин – гистерезис, что в переводе с греческого означает отставание.

Что такое гистерезис?

Говоря простым и понятным языком – гистерезис это ответная, запоздалая реакция некой системы на определённый раздражитель (воздействие).

При устранении причины, вызвавшей ответную реакцию системы, либо в результате противоположного действия, она  полностью или частично возвращается к первоначальному состоянию. Причём для такого явления характерно то, что поведение системы между крайними состояниями не одинаково.

То есть: характеристики перехода от первоначального состояния и обратно – сильно отличаются.

Явление гистерезиса наблюдается:

  • в физике;
  • электротехнике и
    радиоэлектронике;
  • биологии;
  • геологии;
  • гидрологии;
  • экономике;
  • социологии.

Гистерезис может иметь как полезное, так и пагубное влияние на происходящие процессы. Это отчётливо просматривается в электротехнике и электронике, о чём речь пойдёт ниже.

Динамический гистерезис

Рассмотрим явление запаздывания ответной реакции во времени на примере механической деформации. Предположим у нас есть металлический стержень, обладающий упругой деформацией. Приложим к одному концу стержня силу, направленную в сторону другого конца, который покоится на опоре. Например, поставим стержень под пресс.

По мере возрастания давления, тело будет сжиматься.

В зависимости от механических характеристик металла, реакция стержня на приложенную силу (напряжение) будет проявляться по-разному: вначале сила упругости постепенно будет возрастать, потом она резко устремится к пороговому значению. Достигнув порогового значения, сила упругого напряжения уже не сможет противодействовать возрастающему нагружению.

Если увеличивать силу давления, то в стержне произойдут необратимые изменения – он, либо изменит свою форму, либо разрушится. Но мы не будем доводить наш эксперимент до такого состояния. Начнём уменьшать силу давления. Реакция напряжения при этом будет меняться зеркально: вначале резко понизится, потом постепенно будет стремиться к нулю, по мере разгрузки.

Отставание процесса развития деформации во времени, под действием приложенного механического напряжения вследствие упругого гистерезиса описывается динамической петлей (см. рис. 2). Явление обусловлено особенностями перемещений дислокаций микрочастиц вещества.

Различают упругий гистерезис двух видов:

  1. Динамический, при котором напряжения изменяются циклически, а максимальная амплитуда напряжений не достигает пределов упругости.
  2. Статический, характерный для вязкоупругих или неупругих деформаций. При таких деформациях полностью, либо частично исчезают напряжения при снятии нагрузки.

Причиной динамического гистерезиса являются также силы термоупругости и магнитоупругости.

Петля гистерезиса

Кривая, характеризующая ход зависимости ответной реакции системы от приложенного воздействия называется петлёй гистерезиса (показана на рис. 1).

Рис. 1. Петля гистерезиса

Все петли, характеризующие циклический гистерезис, состоят из одной или нескольких замкнутых линий различной формы. Если после завершения цикла система не возвращается в первоначальное состояние, (например, при вязкоупругой деформации), то динамическая петля имеет вид кривой, показанной на рисунке 2.

Рис. 2. Динамическая петля

Анализ гистерезисных петель позволяет очень точно определить поведение системы в результате внешнего воздействия на неё.

Гистерезис в электротехнике

Важными характеристиками сердечников электромагнитов и других электрических машин являются параметры намагничивания ферромагнитных материалов, из которых они изготавливаются. Исследовать эти материалы помогают петли ферромагнетиков. В данном случае прослеживается нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции от величины внешних магнитных полей.

На процесс намагничивания (перемагничивания) влияет предыдущее состояние ферромагнетика. Кроме того, кривая намагничивания зависит от типа ферромагнитного образца, из которого состоит сердечник.

Если по катушке с сердечником циркулирует переменный ток, то намагничивания образца приводит к отставанию намагничивания. В результате намагничивания сердечника происходит сдвиг фаз в цепи с индуктивной нагрузкой. Ширина петли гистерезиса при этом зависит от гистерезисных свойств ферромагнетиков, применяемых в сердечнике.

Это объясняется тем, что при изменении полярности тока, ферромагнетик какое-то время сохраняет приобретённую ориентацию полюсов. Для переориентации этих полюсов требуется время и дополнительная энергия, которая израсходуется на нагревание вещества, что приводит к гистерезисным потерям. По величине потерь материалы подразделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые (см. рис. 3).

Рис. 3. Классификация магнитных материалов

Магнитный гистерезис в ферромагнетиках отображает зависимость вектора намагничивания от напряженности электрического поля (см. Рис. 3). Но не только изменение поля по знаку вызывает гистерезис. Вращение поля или (что, то же самое) магнитного образца, также сдвигает временные характеристики намагничивания.

Рис. 4. Петли гистерезиса под действием изменения напряжённости поля

Обратите внимание, что на рисунке изображены двойные петли. Такие петли характерны для магнитного гистерезиса.

В однодоменных ферромагнетиках, которые состоят из очень маленьких частиц, образование доменов не поддерживается (не выгодно с точки зрения энергетических затрат). В таких образцах могут происходить только процессы магнитного вращения.

Рис. 5. Механизм возникновения петли магнитного гистерезиса

В электротехнике гистерезисные свойства используются довольно часто:

  • в работе электромагнитных реле;
  • в конструкциях коммутационных приборов;
  • при создании электромоторов и других силовых механизмов.

Явления диэлектрического гистерезиса

У диэлектриков отсутствуют свободные заряды. Электроны тесно связаны со своими атомами и не могут перемещаться. Другими словами, у диэлектриков спонтанная поляризация. Такие вещества называются сегнетоэлектриками.

Однако под действием электрического поля заряды в диэлектриках поляризуются, то есть изменяют ориентацию в противоположные стороны. С увеличением напряжённости поля абсолютная величина вектора поляризации возрастает по нелинейному принципу. В определённый момент поляризация достигает насыщённости, что вызывает эффект диэлектрического гистерезиса.

На изменение поляризации уходит часть энергии, в виде диэлектрических потерь.

Гистерезис в электронике

При срабатывании различных пороговых элементов, часто применяемых в электронных устройствах, требуется задержка во времени. Например, гистерезис используется в компаратороах или триггерах Шмидта с целью стабилизации работы устройств, которые могут срабатывать в результате помех или случайных всплесков напряжения. Задержка по времени исключает случайные отключения электронных узлов.

На таком принципе работает электронный термостат. При достижении заданного уровня температуры устройство срабатывает. Если бы не было эффекта задерживания, частота срабатываний оказалась бы неоправданно высокой. Изменение температуры на доли градуса приводило бы к отключению термостата.

На практике часто разница в несколько градусов не имеет особого значения. Используя устройства, обладающего тепловым гистерезисом, позволяет оптимизировать процесс поддержания рабочей температуры.

Источник: https://www.asutpp.ru/gisterezis.html

Гистерезис для инженеров. Петля гистерезиса. Прерванные процессы на петле гистерезиса. Смена направления процесса

Гистерезис для инженеров. Петля гистерезиса. Прерванные процессы на петле гистерезиса. Смена направления процесса.

Гистерезис по определению, это свойство систем, которые не сразу следуют приложенным силам. Реакция этих систем зависит от сил, действовавших ранее, то есть системы зависят от собственной истории.

Рисунок 1. Классическая петля гистерезиса. По пунктам:
  • казалось бы, что любая выявленная на широком интервале, аналитическая зависимость физических величин вида Y=f(X) при премещении из точки 0(условный ноль, для удобства) в точку 1 является хорошим описанием процесса
  • но, на самом деле, некоторые процессы всегда в одну сторону идут по одной кривой, а в другую по другой ( сходясь в конечных точках) — напоминает ежедневный путь на работу и обратно верно?
  • эти явления и получили название явлений «классического гистерезиса», к основным из которых относят:
    • магнитный гистерезис
    • сегнетоэлектрический гистерезис
    • упругий гистерезис
    • многие другие
  • мы же рассмотрим и явления классического гистерезиса и огромный класс явлений, которые, на первый взгляд, являются явлениями гистерезиса, но показывают совершенно самостоятельное поведение, назовем их «инженерный гистерезис»
  • подробные описания явлений классического гистерезиса широко доступны и не являются предметом рассмотрения

Что такое «инженерный гистерезис»? В отличие от классического гистерезиса «инженерный гистерезис» обусловлен не остаточными явлениями в системе при смене направления процесса, а резким изменением свойств системы в точках начала и конца процесса (например, при срабатывании автоматики, меняющем коммутацию/геометрию/логику и др. внутри системы).

Проиллюстрируем разницу. Рисунки 2 и 3 показывают полные кривые гистерезиса для классического и инженерного гистерезисов. При движении из точки 0 в точку 1 при отличий нет. Но!

Рассмотрим вопрос о том, как ведет себя система, обладающая гистерезисом по каким-то свойствам (характеристикам) в том случае, если процесс перемещения из точки начала процесса в точку конца будет прерван где-то посередине.

Рисунок 2. Классический гистерезис. Смена направления процесса. Рисунок 3. «Инженерный гистерезис». Смена направления процесса.

Обратите внимание! В классическом гистерезисе смена направления процесса образует новую петлю гистерезиса. В «инженерном гистерезисе» при недостижении крайних точек процесса ничего подобного не происходит. К чему это приведет?

Рисунок 4. Прерваный процесс на петле «инженерного гистерезиса».
  • Контрольный параметр Y для работы автоматики зависит от рабочего параметра Р, и на первый вид эта зависимость — гистерезис, хоть это и не так на самом деле
  • В зависимости от того, на каком из участков процесса находится рабочая точка сейчас эта зависимость носит различный характер
  • При аварии или обрыве питания, в зависимости от настроек работы системы «по умолчанию» для промежуточных точек между уровнями включения и выключения автоматики повторный запуск наверняка приведет к нештатным относительно контрольного параметра значениям рабочего параметра
  • Требуется определенное внимание инженера при перезапуске процесса к тому на каком из этапов процесса произошел сбой
  • Иногда требуются специальные решения для защиты логики системы от неверной интерпретации состояния системы
  • Проблема особенно характерна для систем с дискретным (релейным) регулированием, но не только для них
  • Данный процесс, строго говоря, вообще гистерезисом не является и употребление термина может вызывать недопонимание при общении с другими инженерами и, особенно, с инженерами-учеными
  • другое прочее

Источник: https://tehtab.ru/Guide/GuideTricks/TAU/HysteresisOverview/

Гистерезис

Так как сегнетоэлектрик обладает доменной структурой, дипольный момент кристалла сегнетоэлектрика в отсутствии диэлектрика равен нулю, вследствие взаимной компенсации дипольных моментов отдельных доменов. В целом, получается, что домен не поляризован.

При наложении поля происходит частичное изменение ориентации доменов и увеличение одних доменов, уменьшение других. Это приводит к возникновению в кристалле поляризации ($overrightarrow{P}$). Зависимость поляризации от напряженности поля представляет рис.1.

Рис. 1

Сначала рост поляризации идет вдоль кривой ОА. В точке $А$ векторы поляризации всех доменов оказываются ориентированными параллельно полю $overrightarrow{E}$.

Начиная с этой точки рост поляризации идет за счет индуцированной поляризации $overrightarrow{P_i}sim overrightarrow{E}$, линия ОА переходит в участок AD (прямолинейный).

При продолжении этого участка до пересечения с осью ординат, он отсечет на ней отрезок, его длина равна спонтанной поляризации $P_S$.

При уменьшении напряженности электрического поля, уменьшение поляризации пойдет не по той же кривой в обратную сторону, а по новой кривой $DAB’A’D’$, которая расположена выше. Это и есть диэлектрический гистерезис сегнетоэлектрика.

Процесс изменение ориентации и увеличение доменов в электрическом поле задерживается. Получается, что $overrightarrow{P}$ не однозначно определен полем $overrightarrow{E}$, а зависит от «истории» сегнетоэлектрика.

Если изменять поле в обратном порядке, то зависимость поляризации от напряженности будет изображена нижней кривой $D’A’BAD$, симметричной с кривой $D’A’B’AD$ относительно начала координат О.

Так, получается замкнутая кривая $AB’A’BA$, которая носит название диэлектрической петли гистерезиса. Аналогично можно получить петли для электрической индукции. Если по оси ординат откладывать электрическое смещение ($overrightarrow{D}$):

[overrightarrow{D}={varepsilon }_0overrightarrow{E}+overrightarrow{P}left(1
ight). ]

Петля гистерезиса для индукции отличается только масштабом от кривых $P=P(E)$, так как в сегнетоэлектриках $Ell D$, то первым слагаемым в (1) можно пренебречь.

Стрелки на кривой (рис.1) показывают направление движения точки по кривой при изменении напряженности поля. Отрезок ОС характеризует остаточную поляризованность, то есть ту, которую образец сегнетоэлектрика имеет тогда, когда напряженность поля обратилась в ноль.

Отрезок $OB’$ характеризует напряженность, имеющую противоположное поляризованности направление, при котором данный сегнетоэлектрик полностью теряет свою поляризацию. Чем больше величина отрезка ОС, тем значительнее остаточная поляризация сегнетоэлектрика.

Чем больше размер $OB’$, тем лучше остаточная поляризация удерживается сегнетоэлектриком.

Петля гистерезиса

Петлю гистерезиса легко получить на экране осциллографа. С этой целью соединяют последовательно два конденсатора, пространство между обкладками одного из них заполнено сегнетоэлектриком (его емкость назовем $C_s$). Для питания используют переменный ток от генератора. Так как конденсаторы соединены последовательно, то заряды на их обкладках равны и одинаковы индукции:

[D_0=D left(2
ight),]

где $D_0$ — индукция поля в конденсаторе с обычным диэлектриком, $D$ — индукция поля в конденсаторе с сегнетоэлектриком.

Так как для обычного конденсатора диэлектрическая проницаемость постоянна, то напряжение на обычном конденсаторе пропорционально индукции.

Если подать на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа напряжение с конденсатора с сегнетоэлектриком, а на вертикально отклоняющие пластины — с обычного конденсатора, то на экране осциллографа будет воспроизведена петля гистерезиса.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Пример 1

  • Задание: Объясните, почему говорят, что явление гистерезиса позволяет иллюстрировать роль доменов в поляризации сегнетоэлектрика?
  • Решение:
  • Существование доменов в сегнетоэлектрике обуславливает его нелинейные свойства. В первую очередь это нелинейная зависимость поляризации ($overrightarrow{P}$) от напряженности внешнего поля ($overrightarrow{E}$):

[overrightarrow{P}={varkappa left(overrightarrow{E}
ight)varepsilon }_0overrightarrow{E}left(1.1
ight),]

где $varkappa left(overrightarrow{E}
ight)$ — диэлектрическая восприимчивость зависит от напряженности внешнего поля. Именно нелинейная зависимость поляризации от внешнего поля приводит в электрических полях к гистерезису.

Рассмотрим подробнее рис. 1. В небольших полях (отрезок $OA_1$) поляризация еще линейно зависит от напряженности, домены к поляризации еще не подключились. На участке $A_1A$ идет интенсивный рост поляризации при увеличении напряженности поля, что связано с нелинейным процессом переориентации доменов вдоль направления внешнего поля. В точке А все домены ориентированы по полю.

Дальнейшее возрастание поляризации при росте напряженности внешнего поля идет линейно и оно не связано с доменной структурой. Оно идет за счет индуцированной полем поляризации. Уменьшение напряженности поля начиная от точки А повторяет в обратном порядке процесс первичной поляризации.

Наличие остаточной поляризации говорит о том, что сегнетоэлектрик пытается сохранить ориентацию доменов в одном направлении. Приложение поля с обратным направлением ведет к уменьшению поляризации сегнетоэлектрика вплоть до нуля.

При дальнейшем повышении напряженности обратного поля происходит переполяризация доменов (изменение знака) и в дальнейшем насыщению (участок $A’D’$), то есть ориентации всех доменов по полю, но в противоположном с участком AD направлении.

Пример 2

Задание: Объясните, почему явление гистерезиса можно наблюдать в ходе опыта, который проводят, используя схему с осциллографом, которая представлена на рис.2. Между обкладками одного плоского конденсатора сегнетоэлектрик, его емкость $C_S$.

Пространство между обкладками второго конденсатора (С) заполнено обычным диэлектриком. Питается схема от генератора, который создает гармонически изменяющуюся разность потенциалов на обкладках конденсаторов.

Площади обкладок конденсаторов равны, расстояния между обкладками конденсаторов, также равны.

Рис. 2

Решение:

Разность потенциалов распределяется между конденсатором, который содержит сегнетоэлектрик ($С_S$) и воздушным конденсатором $C$. Площади обкладок конденсаторов равны, расстояния между обкладками равно $d$. В таком случае напряженности полей в конденсаторах равны:

[E=frac{sigma }{{varepsilon }_1{varepsilon }_0}left(2.1
ight) и] [E_S=frac{{sigma }_S}{{{varepsilon }_Svarepsilon }_0}left(2.2
ight),]

  1. где $sigma , {sigma }_S$- поверхностные плотности распределения зарядов на обкладках конденсаторов, ${varepsilon }_1$- диэлектрическая проницаемость обычного диэлектрика, ${varepsilon }_S$ — диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика.
  2. Мы знаем, что у последовательно соединенных конденсаторов заряды на обкладках будут равны, а так как у этих конденсаторов одинаковы их геометрические параметры, то можно записать, что:
  3. Следовательно, разности потенциалов между обкладками:
  4. Найдем отношение $frac{U_S}{U}$, получим:
  5. Если напряжение U подать на горизонтальную развертку осциллографа, а $U_S$ — на вертикальную, то можно записать, что:

[sigma = {sigma }_Sleft(2.3
ight).] [U=Ed=frac{sigma d}{{{varepsilon }_1varepsilon }_0}left(2.4
ight) и ] [U_S=E_Sd=frac{sigma d}{{varepsilon }_S{varepsilon }_0}left(2.5
ight).] [frac{U_S}{U}=frac{уd}{varepsilon_S varepsilon_0}:frac{уd}{{varepsilon_1 varepsilon}_0}=frac{varepsilon_1}{varepsilon_S} left(2.6
ight).] [tgvarphi =frac{U_S}{U}=frac{{varepsilon }_1{varepsilon }_0E}{{varepsilon }_S{varepsilon }_0E}left(2.7
ight).]

Рис. 3

Таким образом, при изменении напряженности $(E)$, на экране осциллографа будет прочерчена кривая, абсцисса точек которой в определенном масштабе ${varepsilon }_SE$, а ордината ${varepsilon }_0{varepsilon }_1E=D$ в том же масштабе. Получается, что на экране осциллографа вычерчивается кривая гистерезиса.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/elektrostatika/gisterezis/

Магнитный гистерезис: описание явления, гистерезисная петля

В данной статье мы рассмотрим явление под названием магнитный гистерезис, которое связано со свойствами намагничивания материала, благодаря которому он сначала намагничивается, а затем размагничивается. Рассмотрим кривые намагничивания, сохраняемость, а так же магнитную петлю гистерезиса.

Описание явления магнитного гистерезиса

Мы знаем, что магнитный поток, создаваемый электромагнитной катушкой, представляет собой величину магнитного поля или силовых линий, создаваемых в данной области, и что его чаще называют «плотностью потока», обозначенным символ B с единицей измерения Тесла, Т.

Мы также знаем из предыдущих уроков, что магнитная сила электромагнита зависит от числа витков катушки, тока, протекающего через катушку, или от типа используемого материала сердечника, и если мы увеличим либо ток, либо число оказывается, мы можем увеличить напряженность магнитного поля H.

Ранее относительная проницаемость, символ µ r, определялась как отношение абсолютной проницаемости µ и проницаемости свободного пространства µ o(вакуум), и это задавалось как постоянная величина.

 Однако взаимосвязь между плотностью потока B и напряженностью магнитного поля H может быть определена тем фактом, что относительная проницаемость µ r не является постоянной величиной, а функцией интенсивности магнитного поля, что дает плотность магнитного потока как:   B = M H .

Тогда плотность магнитного потока в материале будет увеличена в большей степени в результате его относительной проницаемости для материала по сравнению с плотностью магнитного потока в вакууме, µ o H, а для катушки с воздушной сердцевиной это соотношение определяется как:

Таким образом, для ферромагнитных материалов отношение плотности потока к напряженности поля ( B / H ) не является постоянным, а изменяется в зависимости от плотности потока.

 Тем не менее, для катушек с воздушной сердцевиной или любой сердцевины с немагнитной средой, такой как дерево или пластмасса, это отношение можно считать постоянной величиной, и эта постоянная известна как μ o , проницаемость свободного пространства ( μ o = 4.π.10 -7  ч / м ).

Построив значения плотности потока ( B ) против напряженности поля, ( Н ) мы можем произвести набор кривых , называемых Кривые намагничиваниякривые магнитного гистерезиса или более обычно BH кривые для каждого типа основного используемого материала.

Намагниченность или кривая B-H

Набор кривых намагничивания выше, представляет пример взаимосвязи между B и H для сердечников из мягкого железа и стали, но каждый тип материала сердечника будет иметь свой собственный набор кривых магнитного гистерезиса. Вы можете заметить, что плотность потока увеличивается пропорционально напряженности поля до тех пор, пока она не достигнет определенного значения, если оно больше не может становиться почти равным и постоянным, поскольку напряженность поля продолжает увеличиваться.

Это связано с тем, что существует ограничение на количество плотности потока, которое может генерироваться ядром, поскольку все домены в железе идеально выровнены.

 Любое дальнейшее увеличение не будет влиять на значение M , и точка на графике, где плотность потока достигает своего предела, называется магнитным насыщением, также известным как насыщение сердечника, и в нашем простом примере выше точки насыщения стальной кривой начинается примерно с 3000 ампер-витков на метр.

Насыщение происходит потому, что, как мы помним из предыдущей статьи по магнетизму, который включал теорию Вебера, случайное расположение структуры молекулы в материале ядра изменяется, когда крошечные молекулярные магниты в материале становятся «выстроенными».

По мере увеличения напряженности магнитного поля ( H ) эти молекулярные магниты становятся все более и более выровненными, пока они не достигнут идеального выравнивания, создавая максимальную плотность потока, и любое увеличение напряженности магнитного поля из-за увеличения электрического тока, протекающего через катушку, будет иметь мало или вообще не будет иметь эффекта.

Сохраняемость (способность сохранять остаточный магнетизм)

Предположим, что у нас есть электромагнитная катушка с высокой напряженностью поля из-за тока, протекающего через нее, и что материал ферромагнитного сердечника достиг своей точки насыщения, максимальной плотности потока. Если мы теперь откроем переключатель и удалим ток намагничивания, протекающий через катушку, мы ожидаем, что магнитное поле вокруг катушки исчезнет, ​​когда магнитный поток уменьшится до нуля.

Однако магнитный поток не исчезает полностью, поскольку материал электромагнитного сердечника все еще сохраняет часть своего магнетизма, даже когда ток прекращает течь в катушке.

Эта способность к катушке, чтобы сохранить часть своего магнетизма внутри сердечника после процесса намагничивания остановилось называются сохраняемость или остаточной намагниченности, в то время как величина плотности потока все еще остается в ядре, называется остаточным магнетизмом B R  .

Причиной этого является то, что некоторые из крошечных молекулярных магнитов не возвращаются к совершенно случайному образцу и все же указывают в направлении исходного поля намагничивания, давая им своего рода «память». Некоторые ферромагнитные материалы обладают высокой удельной удерживаемостью (магнитной твердостью), что делает их превосходными для изготовления постоянных магнитов.

В то время как другие ферромагнитные материалы имеют низкую способность удерживать (магнитно-мягкие), что делает их идеальными для использования в электромагнитах, соленоидах или реле.

Один из способов уменьшить эту остаточную плотность потока до нуля — изменить направление тока, протекающего через катушку, путем изменения значения H, напряженности магнитного поля, отрицательной.

Этот эффект называется коэрцитивной силой H C .

Если этот обратный ток увеличивается еще больше, то плотность потока будет также увеличиваться в обратном направлении, пока ферромагнитный сердечник не достигнет насыщения снова, но в обратном направлении от предыдущего. Снижая ток намагничивания I снова до нуля создаст аналогичную величину остаточного магнетизма, но в обратном направлении.

Затем путем постоянного изменения направления тока намагничивания через катушку с положительного направления на отрицательное направление, как в случае с источником переменного тока, можно создать петлю магнитного гистерезиса ферромагнитного сердечника.

Магнитная петля гистерезиса

Магнитная петля гистерезиса выше, показывает поведение ферромагнитного сердечника графически в виде соотношения между B и H является нелинейным. Начиная с немагнитного сердечника, и B, и H будут в нуле, точка 0 на кривой намагничивания.

Если ток намагничивания I увеличивается в положительном направлении до некоторого значения, напряженность магнитного поля H линейно увеличивается с I,и плотность потока B также будет увеличиваться, как показано кривой из точки 0 в точку a, когда она движется к насыщению.

Теперь, если ток намагничивания в катушке уменьшается до нуля, магнитное поле, циркулирующее вокруг сердечника, также уменьшается до нуля. Однако магнитный поток катушек не достигнет нуля из-за остаточного магнетизма, присутствующего в сердечнике, и это показано на кривой от точки а к точке b .

Чтобы уменьшить плотность потока в точке b до нуля, необходимо обратить ток, протекающий через катушку. Сила намагничивания, которая должна применяться для обнуления остаточной плотности потока, называется «Коэрцитивной силой». Эта коэрцитивная сила меняет магнитное поле, перестраивая молекулярные магниты, пока ядро ​​не станет немагнитным в точке с .

Увеличение этого обратного тока вызывает намагничивание сердечника в противоположном направлении, и дальнейшее увеличение этого тока намагничивания приведет к тому, что сердечник достигнет своей точки насыщения, но в противоположном направлении, точки d на кривой.

Эта точка симметрична точке b . Если ток намагничивания снова уменьшится до нуля, остаточный намагниченность, присутствующая в сердечнике, будет равна предыдущему значению, но в точке е будет обратной .

Снова изменение направления тока намагничивания, протекающего через катушку на этот раз в положительном направлении, приведет к тому, что магнитный поток достигнет нуля, точка f на кривой, и, как и прежде, дальнейшее увеличение тока намагничивания в положительном направлении приведет к насыщению сердечника в точке а .

Затем кривая B-H следует по пути a-b-c-d-e-f-a, когда ток намагничивания, протекающий через катушку, чередуется между положительным и отрицательным значением, таким как цикл переменного напряжения. Этот путь называется магнитной петлей гистерезиса.

Эффект магнитного гистерезиса показывает, что процесс намагничивания ферромагнитного сердечника и, следовательно, плотность потока зависят от того, на какую часть кривой намагничивается ферромагнитный сердечник, поскольку это зависит от прошлых цепей, придающих сердечнику форму «памяти». Тогда ферромагнитные материалы имеют память, потому что они остаются намагниченными после того, как внешнее магнитное поле было удалено.

Однако мягкие ферромагнитные материалы, такие как железная или кремниевая сталь, имеют очень узкие петли магнитного гистерезиса, что приводит к очень небольшим количествам остаточного магнетизма, что делает их идеальными для использования в реле, соленоидах и трансформаторах, поскольку они могут легко намагничиваться и размагничиваться.

Поскольку для преодоления этого остаточного магнетизма необходимо применять коэрцитивную силу, необходимо выполнить работу по замыканию петли гистерезиса, чтобы используемая энергия рассеивалась в виде тепла в магнитном материале. Это тепло известно как потеря гистерезиса, величина потери зависит от значения материала коэрцитивной силы.

Добавляя добавки к металлическому железу, такие как кремний, можно получить материалы с очень малой коэрцитивной силой, которые имеют очень узкую петлю гистерезиса. Материалы с узкими петлями гистерезиса легко намагничиваются и размагничиваются и известны как магнитомягкие материалы.

Магнитные петли гистерезиса для мягких и твердых материалов

Магнитный гистерезис приводит к рассеиванию потраченной энергии в виде тепла, причем энергия теряется пропорционально площади петли магнитного гистерезиса. Потери гистерезиса всегда будут проблемой в трансформаторах переменного тока, где ток постоянно меняет направление, и, таким образом, магнитные полюсы в сердечнике будут вызывать потери, потому что они постоянно меняют направление.

Вращающиеся катушки в машинах постоянного тока также будут нести гистерезисные потери, поскольку они попеременно проходят севернее южных магнитных полюсов.

Как указывалось ранее, форма петли гистерезиса зависит от природы используемого железа или стали, и в случае железа, которое подвергается массивным изменениям магнетизма, например, сердечники трансформатора, важно, чтобы петля гистерезиса B-H была как можно меньше.

В следующей статье об электромагнетизме мы рассмотрим закон электромагнитной индукции Фарадея и увидим, что, перемещая проводной проводник в стационарном магнитном поле, можно вызвать электрический ток в проводнике, образующий простой генератор.

Источник: https://meanders.ru/chto-takoe-magnitnyj-gisterezis-krivye-magnitnogo-namagnichivanija.shtml

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?

  • Что такое гистерезис в температурах и давлениях?
  • Если говорить глобально…

Гистере́зис (в переводе с греческого — отстающий) — свойство систем (физических, логических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией.

Кстати

Многие устройства по регулировке и контролю температуры систем отопления имеют настройку не только температуры, но и обязательную настройку гистерезиса, которая позволяет уменьшить количество переключения в единицу времени между двумя положениями: Вкл / Выкл. Гистерезис также позволяет повысить точность регулировки температуры уменьшением гистерезиса.

  1. На сегодняшний день в основном существует только дуальный гистерезис, имеющий только два положения.
  2. К примеру, мы рассмотрим два варианта:
  3. 1. Температурный гистерезис – для логики темростатов
  4. 2. Гистерезис давления – реле включения / отключения насосов
  5. Как известно у них имеется только два варианта: Вкл / Выкл.
  6. Данное понятие можно разделить на две составляющее:

1. Обозначить этим термином само явление, что существует гистерезис. Например, что данная система обладает гистерезисом.

2. Обозначить значение гистерезиса. Например, сказать, что гистерезис равен 2 градусам.

Исходя из этого

Гистерезисом называется или величина, при котором сигнал меняется на противоположный сигнал. Или сам эффект при котором, действие переключения на противоположный сигнал осуществляется с некоторой задержкой по величине влияния. (Например, при достижение нормы температуры и превышение этой нормы сигнал изменится не сразу, а по достижению той самой величины гистерезиса).

График температурного гистерезиса

Пример для термостата

Термостат настроен на 25 градусов с гистерезисом 2 градуса.

Предположим что температура помещения 20 градусов. Когда температура достигнет 27 градусов термостат переходит в положение отключения. После этого температура помещения будет падать. Когда температура достигнет 23 градусов, то термостат переходит в положение включения. Цикл замыкается.

  • Пример для реле давления
  • Реле настроено на два порога: Порог включения 1,2 Bar, порог отключения 3 Bar
  • Гистерезис при этом будет равен 0,9 Bar. (3-1,2)/2=0,9

Когда давление составляет 1 Bar, реле замыкает контакт. Когда давление достигает 3 Bar, реле размыкает контакт. Когда давление достигает 1,2 Bar, реле вновь замыкает контакт. Цикл повторяется.

Вот собственно так и нужно понимать логику гистерезиса.

Если бы давление включение и отключения имели одно значение, то гистерезиса бы не было. То есть если порог включения равен порогу отключения, то в такой системе отсутствует гистерезис.

А поскольку комнатные термостаты обладают разными порогами включения и отключения, то такая система обладает гистерезисом. Гистерезис в свою очередь позволяет реже производить переключение между двумя положениями: Вкл / Выкл. Но чем больше гистерезис, тем выше скачкообразное изменение температуры.

Существуют другие графики гистерезисов. Например, магнитный гистерезис

  1. Пишите комментарии!

Источник: http://infosantehnik.ru/str/54.html

Диэлектрический гистерезис

Полярные диэлектрики способные спонтанно поляризоваться в определенном интервале температур, называют сегнетоэлектриками.

Относительная диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков очень большая порядка $varepsilon sim {10}^4$. Она зависит от напряженности внешнего электрического поля, при этом функциональная зависимость не является однозначной. Величина $varepsilon $ у сегнетоэлектрика зависит от истории изменения напряженности до достижения рассматриваемого значения.

Примером сегнетоэлектрика, у которого были обнаружены свойства этого класса веществ, является сегнетова соль.

Сегнетоэлектрик имеет доменную структуру. При отсутствии внешнего электрического поля дипольный момент кристалла сегнетоэлектрика равен нулю, так как отдельные дипольные моменты доменов хаотически ориентированы. Во внешнем электрическом поле часть диполей переориентируются, часть увеличивается за счет других диполей. Этот процесс ведет к появлению в веществе поляризации ($overline{P}$).

Зависимость величины вектора поляризации от внешнего электрического поля для сегнетоэлектрика

Связь между вектором поляризации и напряженностью электрического поля ($P(E)$), в которое помещен сегнетоэлектрик, изображает кривая на рис.1.

Неполяризованный диэлектрик помещаем в электрическое поле ($P=0;;E=0$) (точка О на рис.1), постепенно увеличиваем его напряженность. Рост величины $left|overline{P}
ight|$ идет вдоль отрезка кривой $OA$.

В точке $A$ поляризация образца такова, что в этом состоянии векторы поляризации всех отдельных доменов ориентированы вдоль поля.

Начиная от точки $A,$ поляризованность диэлектрика увеличивается из-за индуцированной поляризации (поляризация за счет электронного и ионного смещения). На прямолинейном отрезке $AA’$ величина поляризации прямо пропорциональна величине напряженности поля.

Если продолжить отрезок $AA’$ до пересечения с осью $P$, то отрезок $OP_c$ равен величине спонтанной поляризации. Из наклона ветви насыщения ($AA’$) можно найти электрическую проницаемость кристалла вдоль полярной оси.

Рассмотрим поведение поляризации при уменьшении напряженности поля. Уменьшаем $E$ (от точки $A’$). В этом случае модуль
поляризации будет уменьшаться, следуя по кривой $A’ACB_1. $Данная кривая находится выше, чем кривая, по которой происходила поляризация сегнетоэлектрика.

Получаем, что процедура смены ориентации и изменения размеров доменов в поле опаздывает. В том стоит явление гистерезиса. Вектор поляризации не является однозначно определенным напряженностью внешнего поля, а связан с предысторией вещества. Дойдя до $E=0,$ изменим направление поля на противоположное и вновь станем увеличивать $E$.

Получим отрезок кривой: $B_1A_1{A’}_1$.

Если от точки ${A’}_1$ начать вновь уменьшать напряженность электрического поля, то изменение поляризации идет по кривой ${A’}_1A_1C_1B$.

От точки $B$ вновь увеличиваем напряженность и получаем кривую ${A’}_1A_1C_1BAA’$ которая симметрична кривой $A’ACB_1A_1{A’}_1$ по отношению к точке О.

В результате имеем замкнутую кривую, которая носит название петли гистерезиса.

Петля гистерезиса для электрического смещения

  • Так как диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика зависит от напряженности ($varepsilon (E)$), следовательно, величина вектора электрического смещения не линейна по отношению к напряженности электрического поля, так как:
  • А раз связь между $varepsilon $ и $E $является неоднозначной, то неоднозначна зависимость $D$ от $E$.
  • Кроме того, мы помним, что вектор электрического смещения определен как:

[D=varepsilon Eleft(1
ight).] [overline{D}={varepsilon }_0overline{E}+overline{P}left(2
ight). ]

Для сегнетоэлектриков (в виду больших $varepsilon $) $Ell D$, пренебрегая первым слагаемым в выражении (2), становится очевидно, то если строить кривую $D(E)$, то мы получим рис.

2, который от кривой $P(E)$ только масштабом. extit{}

Зависимость смещения от напряженности внешнего поля имеет вид, показанный на рис.2.

Стрелками на кривой рис.1 изображено направление изменения напряженности электрического поля. Отрезок $OL$ — показывает величину остаточной поляризации вещества (при $E=0$).

Величина отрезка $OM$ равна величине напряженности электрического поля, направленного против вектора $overline{P}$ которое нужно создать для деполяризации сегнетоэлектрика. В тоске $M$ остаточная поляризация образца равна нулю.

Чем длиннее отрезок $OM$, тем лучше сегнетоэлектрик удерживает поляризацию.

Возникновение петли гистерезиса вызвано затратами энергии на превращение метастабильных полей в каждом цикле изменения поля. Площадь петли пропорциональна энергии, которая рассеивается в сегнетоэлектрическом теле как тепло.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Укажите точки на кривой гистерезиса, в которых происходит переполяризация диэлектрика (рис.3).

Решение. При некоторой величине напряженности внешнего поля, которую называют напряженностью коэрцитивного поля, поляризация изменяет свое направление, переходя через ноль. В этих точках графика происходит переполяризация вещества. На графике петли гистерезиса таких точек две, это точки $C и K$. Длины отрезков $OC и OK$ равны величине коэрцитивного поля. extit{}

Пример 2

Задание. Каков общепринятый критерий выделяющий сегнетоэлектрики? Как оценивают параметры сегнетоэлектриков, используя петли гистерезиса?

Решение. Критерий, который используют при отнесении диэлектрика к сегнетоэлектрикам, является наличие петли гистерезиса $P(E)$, характеризующей реакцию сегнетоэлектрика на напряженность внешнего электрического поля, в которое он помещается.

Данную петлю чаще всего наблюдают при помощи осциллографа. Последовательно с испытуемым образцом диэлектрика соединяют конденсатор, имеющий большую емкость.

При помощи напряжения на эталонном конденсаторе определяют заряд, который проходит через исследуемый диэлектрик (это же напряжение приложено к входу осциллографа). На другой вход осциллографа подают переменное напряжение.

Если рассматриваемый образец диэлектрика не является сегнетоэлектриком, то на экране осциллографа мы увидим прямую линию. При наличии сегнетоэлектрика на экране получим петлю гистерезиса.

Петли гистерезиса используют для оценки спонтанной поляризации вещества Для этого проводят экстраполяцию участка насыщения до оси ординат, получают модуль спонтанной поляризации ($P_c$) (рис.1 точка $C’$). Точка пресечения петли с осью $P $(рис.1 точка C).

) дает размер остаточной поляризации. Если провести перпендикуляр от наибольшего значения поляризации к оси ординат, то получают величину полной поляризации. Точка пересечения петли гистерезиса с осью абсцисс показывает величину коэрцитивного поля.

Площадь петли гистерезиса определяет работу поляризации.

Измеряя параметры петли гистерезиса при разных температурах находят зависимость поляризации от температуры. При изменении температуры сегнетоэлектрика можно наблюдать исчезновение петли гистерезиса, так определить температуру точки Кюри.

Читать дальше: задачи и методы термодинамики.

Источник: https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_160_dijelektricheskij_gisterezis.php

Гистерезис в физике, теория и примеры

В физике понятие гистерезис обозначает явление, в котором параметр, определяющий состояние тела (вещества), проявляет неоднозначную зависимость от физической величины, характеризующей внешние условия (изменение внешних условий).

Гистерезис наблюдают в случае, если состояние вещества в настоящий момент времени зависит не только от внешних условий сейчас, но и связано с предысторией состояний тела. Для того чтобы изменить состояние тела всегда необходимо время (время релаксации). Чем медленнее производится процесс изменения внешних условий, тем меньше отставание в реакции.

Для некоторых процессов замедление процесса изменений не уменьшает отставание. В таких случаях говорят о явлении гистерезиса.

Явление гистерезиса может проявляться не только в физике, но и в технике, биологии, экономике, социологии и т.д.

В физике наиболее часто имеют дело с гистерезисом магнитным, сегнетоэлектрическим и упругим.

Магнитный гистерезис

Намагниченность магнетиков, например, железа зависит не только от того какова напряженность магнитного поля в данный момент, но и от того в каком поле он находился до этого.

Так, если взять кусок железа не намагниченного, поместить его в магнитном поле, увеличивать напряженность внешнего магнитного поля и измерять намагниченность железа, намагниченность будет постепенно расти, сначала резко, затем медленнее и при некоторых величинах напряженности поля перестанет увеличиваться. Железо достигает магнитного насыщения, при этом все элементарные токи ориентированы.

Получив насыщение, будем ослаблять внешнее магнитное поле. Намагниченность вещества станет уменьшаться, но этот процесс пойдет медленнее, чем происходил рост. Железо будет сохранять остаточную намагниченность при напряженности магнитного поля равном нулю. Для размагничивания железа требуется приложить внешнее магнитное поле, которое будет направлено в противоположную строну.

Намагниченность железа зависит не только от того какова напряженность поля в рассматриваемый момент времени, но и предыстории состояний вещества. Графической характеристикой явления магнитного гистерезиса является петля гистерезиса.

Сегнетоэлектрический гистерезис

Если сегнетоэлектрик помещают в электрическое поле, сначала поляризация резко увеличивается, затем происходит насыщение. При уменьшении поля поляризация уменьшается медленнее, чем росла.

В процессе уменьшения поля проявляется явление остаточной поляризации (при напряженности поля равной нулю, поляризация отличается от нуля).

Явление сегнетоэлектрическое гистерезиса характеризуют при помощи замкнутой кривой, которую называют петлей гистерезиса.

Упругий гистерезис

Упругий гистерезис – это проявление явления внутреннего трения.

Если создается циклическая нагрузка и разгрузка тела, то графически диаграмма напряжений – деформаций изображается как петля гистерезиса.

Причиной возникновения упругого гистерезиса является появление в некоторых отдельных элементах тела местных пластических деформаций, которые создают в окружающем их пространстве остаточные напряжения.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/fizika/gisterezis/

описание, свойства,области применения. Явление гистерезиса, плюсы и минусы, Эффект гистерезиса.

Что такое гистерезис?

Говоря простым и понятным языком – гистерезис это ответная, запоздалая реакция некой системы на определённый раздражитель (воздействие). При устранении причины, вызвавшей ответную реакцию системы, либо в результате противоположного действия, она  полностью или частично возвращается к первоначальному состоянию. Причём для такого явления характерно то, что поведение системы между крайними состояниями не одинаково. То есть: характеристики перехода от первоначального состояния и обратно – сильно отличаются.

Явление гистерезиса наблюдается:

  • в физике;
  • электротехнике и радиоэлектронике;
  • биологии;
  • геологии;
  • гидрологии;
  • экономике;
  • социологии.

Гистерезис может иметь как полезное, так и пагубное влияние на происходящие процессы. Это отчётливо просматривается в электротехнике и электронике

Определение понятия

У слова «Гистерезис» греческие корни, оно переводится как запаздывающий или отстающий. Этот термин используется в разных сферах науки и техники. В общем смысле понятие гистерезис отличает различное поведение системы при противоположных воздействиях.

Это можно сказать и более простыми словами. Допустим есть какая-то система, на которую можно влиять в нескольких направлениях. Если при воздействии на неё в прямом направлении, после прекращения система не возвращается в исходное состояние, а устанавливается в промежуточном — тогда чтобы вернуть в исходное состояние нужно воздействовать уже в другом направлении с какой-то силой. В этом случае система обладает гистерезисом.

Иногда это явление используется в полезных целях, например, для создания элементов, которые срабатывают при определённых пороговых значениях воздействующих сил и для регуляторов. В других случаях гистерезис несёт пагубное влияние, рассмотрим это на практике.

Гистерезис в разных материалах

Гистерезис – это комплексное понятие, характеризующее способность вещества накапливать энергию магнитного поля или другой величины за счет имеющихся магнитных связей между молекулами вещества или особенностей работы системы. Но таким эффектом могут обладать не только сплавы железа, кобальта и никеля. Титанат бария даст несколько иной результат, если его поместить в поле с определенной напряженностью.

Так как он является сегнетоэлектриком, то в нем наблюдается диэлектрический гистерезис. Обратная петля гистерезиса образуется при противоположной полярности подводимого к среде напряжения, а величина противоположного поля, действующего на материал, получило название коэрцитивная сила.

При этом величина поля может предшествовать разным напряженностям, что связано с особенностями фактического состояния диполей – магнитных моментов после прошлого намагничивания. Также на процесс влияют различные примеси, содержащиеся в составе материала. Чем их больше, тем труднее сдвинуть стенки диполей, поэтому остается так называемая остаточная намагниченность.

Виды гистерезистеров в физике

В физике это свойство систем представлено тремя основными разновидностями: магнитным, сегнетоэлектрическим и упругим гистерезисом.
Магнитный гистерезис – явление, которое отражает зависимость вектора напряженности магнитного поля и вектора намагничивания в веществе. Причем как от приложенного внешнего поля, так и от предыстории конкретного образца. Существование постоянных магнитов обуславливается именно этим явлением.

Модель петли представляет собой определенный цикл, который некоторые свойства отправляет на повторную проверку и согласование, а некоторые использует дальше. Избирательный характер зависит от свойств конкретной системы.

Сегнетоэлектрический гистерезис – изменяющаяся зависимость поляризации сегнетоэлектриков от циклического изменения внешнего электрического поля.

Упругий гистерезис – поведение упругих материалов, способных сохранять и утрачивать деформацию под воздействием больших давлений. Это явление обуславливает анизотропию механических характеристик и высокие механические качества кованных изделий.


Магнитный гистерезис

В соответствии с базовым определением, это явление обозначает отставание намагниченности (М) материала от изменяющегося воздействия внешнего поля. Для эксперимента можно собрать схему, в которой ток пропускают через соленоид. Регулируют уровень напряженности (Н) с помощью параллельного переменного резистора. Сердечник – из ферромагнетика.

Важно! Представленные зависимости следует рассматривать в комплексе с графиком на первом рисунке.

До начала эксперимента образец обладает нейтральными характеристиками. Намагниченность и напряженность равны нулю, магнитные моменты доменов расположены хаотически. После замыкания цепи и увеличения силы тока увеличивается напряженность. На рисунке показано, как одновременно с этим изменяется направленность моментов. Индукция в образце (B) равна сумме напряженности и намагниченности с корректирующим множителем (μ0):

B = μ0*H + μ0*M.

На определенном уровне показатель μ0*M увеличивается до предельного значения. Последующее изменение напряженности внешнего поля не оказывает на него никакого влияния.

Материалы с магнитными свойствами разделяют на две группы по ширине петли гистерезиса. Магнитомягкие (узкий график) отличаются сравнительно небольшой коэрцитивной силой и соответствующими меньшими энергетическими затратами. Такие изделия применяют для изготовления электродвигателей, приводов, трансформаторов напряжения.

Магнитомягкие и магнитотвердые материалы

Магнитотвердые отличаются увеличенным временем реакции на воздействие внешним полем. Эти материалы используют для создания микросхем памяти, постоянных магнитов.

Сегнетоэлектрический гистерезис

Причина особой формы графика в этом примере – образование поляризации без приложения сил внешнего поля. Такой эффект наблюдается в определенном температурном диапазоне. Соответствующие материалы называют сегнетоэлектриками.

Сегнетоэлектрики

На первом рисунке показана петля гистерезиса, где отмечены места:

  • точкой «а» – состояние насыщения;
  • Pc – остаточная поляризованность;
  • -Ec– коэрцитивная сила.

На второй части (2) изображено хаотичное (а) и направленное (б) расположение доменов. Ориентацию вдоль линий электростатического поля применяют для создания конденсаторов с изменяемой емкостью.

К сведению. Как и в других веществах, при повышении температуры до уровня точки Кюри намагниченность пропадает.

Упругий гистерезис

Это явление объясняется особыми механическими свойствами отдельных материалов. Они сохраняют созданную достаточно сильным ударным воздействием форму. Типичный пример – изготовление изделий из металла с применением ковки.

Описание явления магнитного гистерезиса

Мы знаем, что магнитный поток, создаваемый электромагнитной катушкой, представляет собой величину магнитного поля или силовых линий, создаваемых в данной области, и что его чаще называют «плотностью потока», обозначенным символ B с единицей измерения Тесла, Т.

Мы также знаем из предыдущих уроков, что магнитная сила электромагнита зависит от числа витков катушки, тока, протекающего через катушку, или от типа используемого материала сердечника, и если мы увеличим либо ток, либо число оказывается, мы можем увеличить напряженность магнитного поля H.

Ранее относительная проницаемость, символ µ r, определялась как отношение абсолютной проницаемости µ и проницаемости свободного пространства µ o(вакуум), и это задавалось как постоянная величина. Однако взаимосвязь между плотностью потока B и напряженностью магнитного поля H может быть определена тем фактом, что относительная проницаемость µ r не является постоянной величиной, а функцией интенсивности магнитного поля, что дает плотность магнитного потока как:   B = M H .

Тогда плотность магнитного потока в материале будет увеличена в большей степени в результате его относительной проницаемости для материала по сравнению с плотностью магнитного потока в вакууме, µ o H, а для катушки с воздушной сердцевиной это соотношение определяется как:

Таким образом, для ферромагнитных материалов отношение плотности потока к напряженности поля ( B / H ) не является постоянным, а изменяется в зависимости от плотности потока. Тем не менее, для катушек с воздушной сердцевиной или любой сердцевины с немагнитной средой, такой как дерево или пластмасса, это отношение можно считать постоянной величиной, и эта постоянная известна как μ o , проницаемость свободного пространства ( μ o = 4.π.10 -7  ч / м ).

Построив значения плотности потока ( B ) против напряженности поля, ( Н ) мы можем произвести набор кривых , называемых Кривые намагничиваниякривые магнитного гистерезиса или более обычно BH кривые для каждого типа основного используемого материала.

Намагниченность или кривая B-H

Набор кривых намагничивания выше, представляет пример взаимосвязи между B и H для сердечников из мягкого железа и стали, но каждый тип материала сердечника будет иметь свой собственный набор кривых магнитного гистерезиса. Вы можете заметить, что плотность потока увеличивается пропорционально напряженности поля до тех пор, пока она не достигнет определенного значения, если оно больше не может становиться почти равным и постоянным, поскольку напряженность поля продолжает увеличиваться.

Это связано с тем, что существует ограничение на количество плотности потока, которое может генерироваться ядром, поскольку все домены в железе идеально выровнены. Любое дальнейшее увеличение не будет влиять на значение M , и точка на графике, где плотность потока достигает своего предела, называется магнитным насыщением, также известным как насыщение сердечника, и в нашем простом примере выше точки насыщения стальной кривой начинается примерно с 3000 ампер-витков на метр.

Насыщение происходит потому, что, как мы помним из предыдущей статьи по магнетизму, который включал теорию Вебера, случайное расположение структуры молекулы в материале ядра изменяется, когда крошечные молекулярные магниты в материале становятся «выстроенными».

По мере увеличения напряженности магнитного поля ( H ) эти молекулярные магниты становятся все более и более выровненными, пока они не достигнут идеального выравнивания, создавая максимальную плотность потока, и любое увеличение напряженности магнитного поля из-за увеличения электрического тока, протекающего через катушку, будет иметь мало или вообще не будет иметь эффекта.

Предположим, что у нас есть электромагнитная катушка с высокой напряженностью поля из-за тока, протекающего через нее, и что материал ферромагнитного сердечника достиг своей точки насыщения, максимальной плотности потока. Если мы теперь откроем переключатель и удалим ток намагничивания, протекающий через катушку, мы ожидаем, что магнитное поле вокруг катушки исчезнет, ​​когда магнитный поток уменьшится до нуля.

Однако магнитный поток не исчезает полностью, поскольку материал электромагнитного сердечника все еще сохраняет часть своего магнетизма, даже когда ток прекращает течь в катушке. Эта способность к катушке, чтобы сохранить часть своего магнетизма внутри сердечника после процесса намагничивания остановилось называются сохраняемость или остаточной намагниченности, в то время как величина плотности потока все еще остается в ядре, называется остаточным магнетизмом B R  .

Причиной этого является то, что некоторые из крошечных молекулярных магнитов не возвращаются к совершенно случайному образцу и все же указывают в направлении исходного поля намагничивания, давая им своего рода «память». Некоторые ферромагнитные материалы обладают высокой удельной удерживаемостью (магнитной твердостью), что делает их превосходными для изготовления постоянных магнитов.

В то время как другие ферромагнитные материалы имеют низкую способность удерживать (магнитно-мягкие), что делает их идеальными для использования в электромагнитах, соленоидах или реле. Один из способов уменьшить эту остаточную плотность потока до нуля — изменить направление тока, протекающего через катушку, путем изменения значения H, напряженности магнитного поля, отрицательной. Этот эффект называется коэрцитивной силой H C .

Если этот обратный ток увеличивается еще больше, то плотность потока будет также увеличиваться в обратном направлении, пока ферромагнитный сердечник не достигнет насыщения снова, но в обратном направлении от предыдущего. Снижая ток намагничивания I снова до нуля создаст аналогичную величину остаточного магнетизма, но в обратном направлении.

Затем путем постоянного изменения направления тока намагничивания через катушку с положительного направления на отрицательное направление, как в случае с источником переменного тока, можно создать петлю магнитного гистерезиса ферромагнитного сердечника.

Гистерезис в электротехнике

Важными характеристиками сердечников электромагнитов и других электрических машин являются параметры намагничивания ферромагнитных материалов, из которых они изготавливаются. Исследовать эти материалы помогают петли ферромагнетиков. В данном случае прослеживается нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции от величины внешних магнитных полей.

На процесс намагничивания (перемагничивания) влияет предыдущее состояние ферромагнетика. Кроме того, кривая намагничивания зависит от типа ферромагнитного образца, из которого состоит сердечник.

Если по катушке с сердечником циркулирует переменный ток, то намагничивания образца приводит к отставанию намагничивания. В результате намагничивания сердечника происходит сдвиг фаз в цепи с индуктивной нагрузкой. Ширина петли гистерезиса при этом зависит от гистерезисных свойств ферромагнетиков, применяемых в сердечнике.

Это объясняется тем, что при изменении полярности тока, ферромагнетик какое-то время сохраняет приобретённую ориентацию полюсов. Для переориентации этих полюсов требуется время и дополнительная энергия, которая израсходуется на нагревание вещества, что приводит к гистерезисным потерям. По величине потерь материалы подразделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые (см. рис. 3).


Рис. 3. Классификация магнитных материалов

Магнитный гистерезис в ферромагнетиках отображает зависимость вектора намагничивания от напряженности электрического поля (см. Рис. 3). Но не только изменение поля по знаку вызывает гистерезис. Вращение поля или (что, то же самое) магнитного образца, также сдвигает временные характеристики намагничивания.


Рис. 4. Петли гистерезиса под действием изменения напряжённости поля

Обратите внимание, что на рисунке изображены двойные петли. Такие петли характерны для магнитного гистерезиса.

В однодоменных ферромагнетиках, которые состоят из очень маленьких частиц, образование доменов не поддерживается (не выгодно с точки зрения энергетических затрат). В таких образцах могут происходить только процессы магнитного вращения.


Рис. 5. Механизм возникновения петли магнитного гистерезиса

В электротехнике гистерезисные свойства используются довольно часто:

  • в работе электромагнитных реле;
  • в конструкциях коммутационных приборов;
  • при создании электромоторов и других силовых механизмов.

 связанным с магнитными процессами в различных веществах. Он показывает, как себя ведет тот или другой материал в электромагнитном поле, а это тем самым позволяет строить графики зависимости и снимать какие-то показания сред, в которых находятся эти самые материалы. Например, этот эффект используется в работе терморегулятора.

Рассматривая более подробно понятие гистерезиса и эффект с ним связанный, можно заметить такую особенность. Вещество, обладающее такой особенностью, способно переходить в насыщение. То есть, это то состояние, при котором оно больше не способно накапливать в себе энергию. А при рассмотрении процесса на примере ферромагнитных материалов энергия выражается намагниченностью, которая возникает благодаря имеющейся магнитной связи между молекулами вещества. А они создают магнитные моменты – диполи, которые в обычном состоянии направлены хаотически.

Намагниченность в данном случае

– это принятие магнитными моментами определенного направления. Если же они направлены хаотически, то ферромагнетик считается размагниченным. Но когда диполи направлены в одну сторону, то материал намагничен. По степени намагниченности сердечника катушки можно судить о величине магнитного поля, создаваемого током, протекающим по ней.

Явления диэлектрического гистерезиса

У диэлектриков отсутствуют свободные заряды. Электроны тесно связаны со своими атомами и не могут перемещаться. Другими словами, у диэлектриков спонтанная поляризация. Такие вещества называются сегнетоэлектриками.

Однако под действием электрического поля заряды в диэлектриках поляризуются, то есть изменяют ориентацию в противоположные стороны. С увеличением напряжённости поля абсолютная величина вектора поляризации возрастает по нелинейному принципу. В определённый момент поляризация достигает насыщённости, что вызывает эффект диэлектрического гистерезиса.

На изменение поляризации уходит часть энергии, в виде диэлектрических потерь.

Другие свойства

Кроме магнитного гистерезиса, также различают гальвономагнитный и магнитострикционный эффекты

. В этих процессах наблюдается изменение электрического сопротивления за счет механической деформации материала. Сегнетоэлектрики под действием деформационных сил способны вырабатывать электрический ток, что объясняется пьезоэлектрическим гистерезисом. Также существует понятие электрооптического и двойного диэлектрического гистерезиса. Последний процесс имеет обычно наибольший интерес, так как сопровождается двойным графиком в зонах, приближающихся к точкам насыщения.

Гистерезис определение относится не только к ферромагнетикам, применяемым в электронике. Такой процесс может происходить и в термодинамике

. Например, при организации отопления от газового или электрического котла. Регулирующим компонентом в системе является терморегулятор. Но только контролируемой величиной является температура воды в системе.

При ее снижении до заданного уровня котел включается, начиная подогрев до заданной величины. После чего выключается и процесс повторяется в цикле. Если снять показания температуры при нагреве и остывании системы при каждом цикле включения и выключения отопления, то получиться график в виде петли гистерезиса, который и получил название гистерезис котла.

В таких системах гистерезис выражается в температуре

. Например, если он составляет 4°С, а температура теплоносителя установлена 18°С, то котел выключится, когда она достигнет значения 22°С. Таким образом, можно настроить любой приемлемый температурный режим в помещениях. А терморегулятор является, по сути, датчиком температуры или термостатом, который включает или выключает отопления при достижении нижнего и верхнего порога, соответственно.

Чтобы лучше понять, что такое магнитный гистерезис, нужно разобраться, где и при каких условиях он возникает.

Физический процесс при гистерезисе

Чтобы подробно понять процесс гистерезиса, необходимо досконально изучить следующие понятия:

  • Магнитное поле – это среда, которая создается линиями магнитной индукции, образованными током, протекающим по проводнику или созданные строго направленными магнитными моментами в постоянном магните.
  • Вектор магнитной индукции – величина, указывающая направление распространения магнитного поля, обозначается большой буквой В.
  • Намагниченность – состояние вещества, при котором в нем еще остались направленные магнитные диполи. В физике и электротехнике обозначается буквой М.
  • Напряженность магнитного поля – величина, характеризующая разницу между В и М, обозначается буквой Н.

Что касается материалов, в которых лучше всего наблюдается эффект гистерезиса, то таковыми являются именно ферромагнетики. Это смесь химических элементов, которая способна намагничиваться за счет направленности магнитных диполей, поэтому обычно в составе имеются такие металлы, как:

Читайте также:  Сварка меди и виды электродов для этого, преимущества и недостатки разных моделей

  • железо;
  • кобальт;
  • никель;
  • соединения на их основе.

Чтобы увидеть гистерезис, на катушку с сердечником из ферромагнетика необходимо подать переменное напряжение. При этом от величины его график намагничивания сильно зависеть не будет, потому как эффект зависит напрямую от свойства самого материала и величины магнитной связи между элементами вещества.

Основополагающим моментом при рассмотрении понятия гистерезиса в электронике является как раз магнитная индукция В, созданная вокруг катушки при подаче напряжения. Она определяется по стандартной формуле, как произведение магнитной диэлектрической проницаемости вещества к сумме напряженности и намагниченности поля.

Чтобы понять общий принцип эффекта гистерезиса, необходимо воспользоваться графиком. На нем видна петля намагничивания из состояния полной размагниченности. Участок можно обозначить цифрами 0-1. При достаточной величине напряжения и длительности воздействия магнитного поля на материал график доходит до крайней своей точки по указанной траектории. Процесс осуществляется не по прямой, а по кривой с определенным изгибом, который характеризует свойства материала. Чем больше в веществе магнитных связей между молекулами, тем быстрее он выходит в насыщение.

После снятия напряжения с катушки напряженность магнитного поля падает до нуля. Это участок на графике 1-2. При этом материал за счет направленности магнитных моментов остается намагниченным. Но величина намагниченности несколько ниже, чем при насыщении. Если такой эффект наблюдается в веществе, то оно относится к ферромагнетикам, способным накапливать в себе магнитное поле за счет сильных магнитных связей между молекулами вещества.

Со сменой полярности напряжения, подводимого к катушке, процесс размагничивания продолжается по той же кривой до состояния насыщения. Только в этом случае магнитные моменты диполей будут направлены в обратную сторону. С частотой сети процесс будет периодически повторяться, описывая график, получивший название – петля магнитного гистерезиса.

При многократном намагничивании ферромагнетика меньшей, чем при насыщении напряженностью, то можно получить семейство кривых, из которых можно построить общий график, характеризующий состояние вещества от полного размагниченного до полного намагниченного.

Магнитная петля гистерезиса

Магнитная петля гистерезиса выше, показывает поведение ферромагнитного сердечника графически в виде соотношения между B и H является нелинейным. Начиная с немагнитного сердечника, и B, и H будут в нуле, точка 0 на кривой намагничивания.

Если ток намагничивания I увеличивается в положительном направлении до некоторого значения, напряженность магнитного поля H линейно увеличивается с I,и плотность потока B также будет увеличиваться, как показано кривой из точки 0 в точку a, когда она движется к насыщению.

Теперь, если ток намагничивания в катушке уменьшается до нуля, магнитное поле, циркулирующее вокруг сердечника, также уменьшается до нуля. Однако магнитный поток катушек не достигнет нуля из-за остаточного магнетизма, присутствующего в сердечнике, и это показано на кривой от точки а к точке b .

Чтобы уменьшить плотность потока в точке b до нуля, необходимо обратить ток, протекающий через катушку. Сила намагничивания, которая должна применяться для обнуления остаточной плотности потока, называется «Коэрцитивной силой». Эта коэрцитивная сила меняет магнитное поле, перестраивая молекулярные магниты, пока ядро ​​не станет немагнитным в точке с .

Увеличение этого обратного тока вызывает намагничивание сердечника в противоположном направлении, и дальнейшее увеличение этого тока намагничивания приведет к тому, что сердечник достигнет своей точки насыщения, но в противоположном направлении, точки d на кривой.

Эта точка симметрична точке b . Если ток намагничивания снова уменьшится до нуля, остаточный намагниченность, присутствующая в сердечнике, будет равна предыдущему значению, но в точке е будет обратной .

Снова изменение направления тока намагничивания, протекающего через катушку на этот раз в положительном направлении, приведет к тому, что магнитный поток достигнет нуля, точка f на кривой, и, как и прежде, дальнейшее увеличение тока намагничивания в положительном направлении приведет к насыщению сердечника в точке а .

Затем кривая B-H следует по пути a-b-c-d-e-f-a, когда ток намагничивания, протекающий через катушку, чередуется между положительным и отрицательным значением, таким как цикл переменного напряжения. Этот путь называется магнитной петлей гистерезиса.

Эффект магнитного гистерезиса показывает, что процесс намагничивания ферромагнитного сердечника и, следовательно, плотность потока зависят от того, на какую часть кривой намагничивается ферромагнитный сердечник, поскольку это зависит от прошлых цепей, придающих сердечнику форму «памяти». Тогда ферромагнитные материалы имеют память, потому что они остаются намагниченными после того, как внешнее магнитное поле было удалено.

Однако мягкие ферромагнитные материалы, такие как железная или кремниевая сталь, имеют очень узкие петли магнитного гистерезиса, что приводит к очень небольшим количествам остаточного магнетизма, что делает их идеальными для использования в реле, соленоидах и трансформаторах, поскольку они могут легко намагничиваться и размагничиваться.

Поскольку для преодоления этого остаточного магнетизма необходимо применять коэрцитивную силу, необходимо выполнить работу по замыканию петли гистерезиса, чтобы используемая энергия рассеивалась в виде тепла в магнитном материале. Это тепло известно как потеря гистерезиса, величина потери зависит от значения материала коэрцитивной силы.

Добавляя добавки к металлическому железу, такие как кремний, можно получить материалы с очень малой коэрцитивной силой, которые имеют очень узкую петлю гистерезиса. Материалы с узкими петлями гистерезиса легко намагничиваются и размагничиваются и известны как магнитомягкие материалы.

Форма петли

Зависит форма петли от многих параметров – намагниченности, напряженности поля, наличия потерь и т. д. Также немалое влияние оказывает и химический состав ферромагнетика, структурное состояние его, температура, характер и распределение дефектов, наличие обработки (тепловой, термомагнитной, механической). Следовательно, гистерезис ферромагнетиков можно изменять, подвергая материалы механической обработке. От этого изменяются все характеристики материала.

На графике зависимости М от Н можно видеть:

  1. Из нулевого состояния, при котором М=0 и Н=0, с увеличением Н растет и М.
  2. Когда поле увеличивается, то намагниченность становится практически постоянной и равна значению насыщения.
  3. При уменьшении Н происходит обратное изменение, но вот когда Н=0, намагниченность М не будет равна нулю. Это изменение можно видеть по кривой размагничивания. И когда Н=0, М принимает значение, равное остаточной намагниченности.
  4. При увеличении Н в интервале –Нт… +Нт происходит изменение намагниченности вдоль третьей кривой.
  5. Все три кривые, описывающие процессы, соединяются и образуют своеобразную петлю. Она-то и описывает явление гистерезиса – процессы намагничивания и размагничивания.

Что влияет на петлю гистерезиса?

 Гистерезис – это больше внутренний эффект, который не виден на поверхности материала, но он сильно зависит не только от типа самого материала, но и от качества и вида его механической обработки. Например, железо переходит в насыщение при напряженности равной 1 э, а сплав магнико достигает своей критической точки только при 580 э. Чем больше дефектов на поверхности материала, тем требуется больше напряженность магнитного поля, чтобы вывести его в насыщение.

В результате намагничивания и размагничивания в материале выделяется тепловая энергия, которая равна площади петли гистерезиса. Также к потерям в ферромагнетике можно отнести действие вихревых токов и магнитной вязкости вещества. Это обычно наблюдается при изменении частоты магнитного поля в большую сторону.

В зависимости от характера поведения ферромагнетика в среде с магнитным полем, различают статический и динамический гистерезис. Первый наблюдается при номинальной частоте напряжения, но с ее ростом площадь графика увеличивается, что приводит и к росту потерь.

Для подробного изучения этого процесса нужно проанализировать отдельные участки кривой, обозначающей изменение индукции. Описание основных этапов:

  1. сначала наблюдается смещение границ между соседними доменами;
  2. далее ориентация моментов изменяется быстро в направлении силовых линий внешнего поля;
  3. на этой стадии новое расположение границ становится необратимым;
  4. этот участок характеризуется ростом отдельных доменов до максимального размера, магнитные моменты располагаются в точном соответствии линиям воздействующего поля;
  5. завершающий участок показывает отсутствие влияния на магнитные моменты напряженности, созданной соленоидом.

Если уменьшить силовые параметры внешнего поля, образуется петля гистерезиса что это такое показывать можно на первой картинке (по направлению стрелок). Следует обратить внимание, что кривые отличаются. Запаздывание индукции соответствует базовым принципам явления. При нулевой напряженности B≠0. Эту величину называют остаточной индукцией. Данная особенность объясняет понятный процесс создания постоянного магнита. Сердечник сохраняет соответствующие свойства даже после отключения источника питания.

Намагниченность можно убрать повешением температуры до уровня точки Кюри определенного материала. Аналогичный результат получают с помощью соответствующего внешнего силового поля (-Hc). Эта напряженность создает коэрцитивную силу, достаточную для размагничивания сердечника из стали либо другого ферромагнетика. Завершенный полностью цикл называют петлей магнитного гистерезиса.

Теория гистерезиса

Стоит учитывать, что явление магнитного гистерезиса происходит также при вращении поля Н, а не только при его изменении по знаку и величине. Называется это гистерезисом магнитного вращения и соответствует изменению направления намагниченности М с изменением направления поля Н. Возникновение гистерезиса магнитного вращения наблюдается также при вращении исследуемого образца относительно фиксированного поля Н.

Кривая намагничивания характеризует также магнитную структуру домена. Структура изменяется при прохождении процессов намагничивания и перемагничивания. Изменения зависят от того, насколько смещаются границы доменов, от воздействий внешнего магнитного поля. Абсолютно все, что способно задержать все процессы, описанные выше, переводит ферромагнетики в нестабильное состояние и является причиной того, что возникает гистерезис магнитный.

Нужно учесть, что гистерезис зависит от множества параметров. Намагниченность меняется под воздействием внешних факторов – температуры, упругого напряжения, следовательно, возникает гистерезис. При этом появляется гистерезис не только намагниченности, но и всех тех свойств, от которых он зависит. Как можно видеть отсюда, явление гистерезиса можно наблюдать не только при намагничивании материала, но и при других физических процессах, связанных прямо или косвенно с ним.

Гистерезис в отоплении

Гистерезис определение относится не только к ферромагнетикам, применяемым в электронике. Такой процесс может происходить и в термодинамике. Например, при организации отопления от газового или электрического котла. Регулирующим компонентом в системе является терморегулятор. Но только контролируемой величиной является температура воды в системе.

При ее снижении до заданного уровня котел включается, начиная подогрев до заданной величины. После чего выключается и процесс повторяется в цикле. Если снять показания температуры при нагреве и остывании системы при каждом цикле включения и выключения отопления, то получиться график в виде петли гистерезиса, который и получил название гистерезис котла.

В таких системах гистерезис выражается в температуре. Например, если он составляет 4°С, а температура теплоносителя установлена 18°С, то котел выключится, когда она достигнет значения 22°С. Таким образом, можно настроить любой приемлемый температурный режим в помещениях. А терморегулятор является, по сути, датчиком температуры или термостатом, который включает или выключает отопления при достижении нижнего и верхнего порога, соответственно.

Что такое термореле с регулировкой температуры

Термореле с регулировкой температуры – это электромеханический прибор, предназначенный для контроля температуры в неагрессивной среде. Регулировка температуры посредством устройства происходит благодаря способности реле размыкать и замыкать контакты электрической цепи, в соответствии с изменениями температурного режима.

Это позволяет использовать отопительные приборы только по их фактической необходимости.

Так, например, термореле с внешними теплочувствительными датчиками можно использовать для регулирования работы отопительной системы в зависимости от погодных условий. Регулятор будет включать отопительные приборы при понижении температуры на улице ниже заданной.

Кроме того, термореле можно использовать для:

  • Управления оборудованием для нагрева воды в системах автономного отопления и горячего водоснабжения;
  • Автономной работы “теплого пола”, водонагревательного котла;
  • Автоматизации систем кондиционирования в тепличном хозяйстве;
  • В автоматических системах отопления погреба и других складских и подсобных помещений.

Существует несколько видов термореле. В основном, устройства различаются по исполнению. При этом, их устройство остается практически неизменным. К основным конструктивным элементам термореле относят термочувствительный датчик и терморегулятор, подающий сигнал на включение или выключение приборов обогрева и кондиционирования. Информация о фактическом и заданном температурных режимах, обычно, выводится на цифровой дисплей устройства, а светодиодный индикатор сигнализирует о рабочем состоянии реле.

Виды термореле на включение-выключение

Обычный терморегулятор на включение и выключение представляет собой компактный электронный блок, который крепится на стену в подходящем месте и соединяется с контролируемым оборудованием. Самый простой, а поэтому и самый доступный регулятор температуры имеет механическое управление.

Кроме того, все термореле делится на:

  1. Программируемые устройства контроля. Такие регуляторы подключаются к оборудованию как по проводному, так и по беспроводному принципу. Настройка реле производится через специальную программу или ЖК дисплей. Благодаря программному обеспечению можно настраивать реле на срабатывание в определенное время суток и года.
  2. Термореле с модулем беспроводного программирования GSM. Такие устройства могут быть как с одним, так и двумя термодатчиками.
  3. Автономные регуляторы с питанием от аккумуляторов. Такие установки, чаще всего, используют для контроля работы бытовой техники (например, холодильника), инкубаторов.

Для чего нужен гистерезис терморегулятора

Сегодня, большинство устройств по контролю над температурным режимом имеют функции как установки нужной температуры, так и настройки гистерезиса. Что же такое гистерезис терморегулятора? Это величина температуры, при которой сигнал противоположно меняется. Благодаря настройке гистерезиса реле осуществляет включение или выключение подключенного к нему оборудования.

То есть гистерезис – это разница между температурами включения и выключения приборов, обеспечивающих нагревание или охлаждение среды.

Так, например, если гистерезис терморегулятора равен 2 °С, а само устройство выставлено на 25 °С, то при понижении температуры окружающей среды до 23 °С термореле запустит оборудование, контролирующее обогрев комнаты. Такое оборудование может быть представлено электрическим обогревателем или газовым котлом отопления. При этом, чем больше будет гистерезис, тем реже будет запускаться термореле. Это следует учитывать в том случае, если главной целью установки автоматического терморегулятора является экономия электроэнергии.

Как изготовить терморегулятор для инкубатора своими руками

Инкубатор – это незаменимая вещь в сельском хозяйстве, которая позволяет выводить птенцов в домашних условиях. Температуру инкубатора можно контролировать с помощью термореле. Термореле для инкубатора можно приобрести, а можно собрать самостоятельно из подручных материалов.

Существует два способа изготовления терморегулятора для инкубатора:

  • С использованием стабилитрона, тиристора и 4 диодов мощностью не менее 700 Вт. Регулировка температурного режима выполняться через переменный резистор с сопротивлением в диапазоне от 30 до 50 кОм. Датчиком температуры в данном приборе выступит транзистор, установленный в стеклянной трубке и размещенный на лотке с яйцами.
  • С использованием термостата. К корпусу термостата с помощью паяльника нужно будет прикрепить винт и связать его с контактами. Вращение винта будет регулировать температурные показатели.

Наиболее простым и доступным считается второй способ. Независимо от типа термореле, перед закладкой яиц, инкубатор необходимо прогреть, а самодельный терморегулятор настроить.

Настройка гистерезиса

Гистерезис для всех блоков Кситал составляет 1oС.

Это значение оптимально практически для всех применений. В случае особой необходимости его можно изменить.

Нижеприведенные рекомендации не актуальны для старых блоков, которые не реагируют на SMS-команды запроса и изменения констант в энергонезависимой памяти блока.

Возможность изменения именно константы гистерезиса невозможна для прошивок с номером версии ниже, чем
315.210 (как узнать версию прошивки своего блока описано тут).
Когда Вы задаете термостату температуру поддержания, например, +23oС, то при заводских значениях гистерезиса, управляющее реле будет включаться на 22,5oС и отключаться на 23,5oС, поддерживая тем самым температуру 23oС±0,5oС. Это оптимальная настройка для поддержания температуры воздуха.

Необходимо следить, чтобы термодатчик не был размещен вблизи отопителя, поскольку от этого нарушается процесс поддержания температуры в помещении.

Если Вам нужно, чтобы температура поддерживалась в других пределах или управляющее реле более редко включало и выключало бы отопитель, Вы можете подстроить гистерезис выбранного термостата.

Неаккуратным обращением с константами при помощи нижеприведенных команд можно нарушить работоспособность блока.

Все буквы в командах — английские.

«пароль» в командах это актуальный пароль в системе. Значение по умолчанию 00000.

<адрес> в командах это адрес константы половины гистерезиса нужного термостата:

  • 03D — адрес константы значения половины гистерезиса для реле №1 в полуградусах
  • 03E — адрес константы значения половины гистерезиса для реле №2 в полуградусах
  • 03F — адрес константы значения половины гистерезиса для реле №3 в полуградусах

Значения констант по умолчанию равны «01», т.е. половина гистерезиса равна 0,5oС, а полный гистерезис каждого термостата равен 1oС.

Вопросы и ответы по терморегуляторам TERNEO

Гистерезис — это разница между температурой включения и выключения нагревателя.

Например: на Вашем терморегуляторе установлено значение температуры 25°С, гистерезис 2°С. При таких настройках терморегулятор будет нагревать помещение и отключит нагреватель при температуре 25°С. При остывании до 23°С снова включится и цикл повторится. Разница в 2°С между этими температурами и будет определять значение гистерезиса терморегулятора.

Варианты использования терморегуляторов TERNEO

Мы представляем в России украинские профессиональные терморегуляторы Тerneo, область применения которых весьма широка: чаще всего в быту терморегуляторы TERNEO (термостаты) применяются при эксплуатации теплых полов или для управления инфракрасными обогревателями, также устанавливаются и в отопительные котлы. Терморегулятор TERNEO может быть важной составляющей сложных промышленных агрегатов и самой разнообразной климатической техники, начиная от бытовых кондиционеров и сушилок и заканчивая специализированным морозильным или нагревательным оборудованием. Купить в России терморегуляторы TERNEO (ТЕРНЕО) можно оформив заявку на нашем сайте.

Термостаты Terneo являются правильным выбором для тех, кто желает получить максимум комфорта, ведь подобные терморегуляторы позволяют легко и быстро устанавливать необходимый режим, который будет поддерживаться в течение заданного времени. Все наши термостаты TERNEO снабжены высококачественными датчиками с высокой чувствительностью, благодаря чему температура в помещении всегда поддерживается с высокой точностью. При этом регулировка и настройка интуитивно понятна, что максимально облегчает задачу по поддержанию определенного микроклимата в помещении.

Различаются терморегуляторы TERNEO и по принципу работы. Термостаты могут быть аналоговыми, цифровыми. У нас вы также можете приобрести программируемые термостаты, которые дают возможность легкого и удобного управления любой системой теплого пола, включая инфракрасную пленку, кабель или нагревательный мат. Термостаты Terneo pro (с кнопочным управлением) иTerneo sen (c сенсорным управлением) позволяют устанавливать температурный режим на всю неделю. При этом эти модели терморегуляторов снабжены двумя температурными датчиками — один для пола и один для воздуха, что дает возможность оборудованию быстро реагировать на изменение условий. Кроме того, «интеллектуальная» система программируемых термостатов сама отключает подогрев в отсутствие людей, что позволяет сократить расход электроэнергии на обогрев до 70 %.

Использование терморегуляторов при модернизации электрических котлов позволит значительно уменьшить затраты на обогрев. Заменив биметаллический термостат, который имеет большой гистерезис, на терморегулятор terneo rk, с управляемым гистерезисом, КПД системы отопления значительно возрастет. Применив терморегулятор для котла BeeRT с контролем температуры обратки и возможностью управления насосом для прокачки теплоносителя, удастся значительно повысить уровень комфорта в помещениях.

Важной частью современных терморегуляторов для теплых полов, котлов и другого климатического оборудования является датчик температуры, ведь именно он отвечает за надежность срабатывания устройства. В терморегуляторах terneo установлены датчики на основе цифровых микросхем-преобразователей и термисторов, они способны обеспечить высокую точность при изменении температуры, что гарантирует максимально комфортную эксплуатацию.

Датчики термостатов Тerneo для теплых полов в зависимости от конфигурации и типа терморегулятора могут измерять как температуру непосредственно пола, так и воздуха в помещении. Датчики Тerneo быстро реагируют на отклонение температуры от заданного значения, поэтому вы можете быть уверены в том, что микроклимат в помещении будет именно таким, какой вам необходим, а пол нагрет точно до нужной температуры. Более того, датчики для терморегуляторов Тerneo оснащены жестким соединительным проводом который обеспечивает удобство монтажа системы теплый пол.

Что касается монтажа, то устанавливать термостаты для инфракрасного обогрева или терморегуляторы для теплых полов можно в монтажной коробке, совмещая их с рамками Unica Schneider Electric, например, для моделей terneo rtp, terneo mex unic, terneo st или terneo vt. Эта серия имеет огромную цветовую гамму, что позволит гармонично вписать наши устройства в любой интерьер.

Источники:

  • https://www.asutpp.ru/gisterezis.html
  • https://ElektroKlub-nn.ru/pravila-montazha/petlej-gisterezisa.html
  • https://separett.su/info/gisterezis-regulyatora.html
  • https://favourite-svet.ru/elektroprovodka/chto-takoe-gisterezis.html
  • https://amperof.ru/teoriya/petlya-gisterezisa.html
  • https://meanders.ru.com/chto-takoe-magnitnyj-gisterezis-krivye-magnitnogo-namagnichivanija.shtml
  • https://StroiMarket-44.ru/tehspravka/temperaturnyj-gisterezis.html
  • https://FB.ru/article/258936/gisterezis-magnitnyiy-opisanie-svoystva-prakticheskoe-primenenie
  • https://6watt.ru/elektrooborudovanie/rele-i-datchiki/termorele-s-regulirovkoj-temperatury/
  • https://teplobloknn.ru/instrumenty/gisterezis-temperatury.html
Предыдущая

ИнформацияМультиметр в проверке катушки зажигания

Что такое гистерезис температуры котла

Особенности физического явления

Мы же остановимся именно на гистерезисе в электронной технике, связанным с магнитными процессами в различных веществах. Он показывает, как себя ведет тот или другой материал в электромагнитном поле, а это тем самым позволяет строить графики зависимости и снимать какие-то показания сред, в которых находятся эти самые материалы. Например, этот эффект используется в работе терморегулятора.

Рассматривая более подробно понятие гистерезиса и эффект с ним связанный, можно заметить такую особенность. Вещество, обладающее такой особенностью, способно переходить в насыщение. То есть, это то состояние, при котором оно больше не способно накапливать в себе энергию. А при рассмотрении процесса на примере ферромагнитных материалов энергия выражается намагниченностью, которая возникает благодаря имеющейся магнитной связи между молекулами вещества. А они создают магнитные моменты – диполи, которые в обычном состоянии направлены хаотически.

Намагниченность в данном случае – это принятие магнитными моментами определенного направления. Если же они направлены хаотически, то ферромагнетик считается размагниченным. Но когда диполи направлены в одну сторону, то материал намагничен. По степени намагниченности сердечника катушки можно судить о величине магнитного поля, создаваемого током, протекающим по ней.

Мастерам на все руки будет интересна статья о том, как самостоятельно подключить ходовые огни.

Физический процесс при гистерезисе

Чтобы подробно понять процесс гистерезиса, необходимо досконально изучить следующие понятия:

  • Магнитное поле – это среда, которая создается линиями магнитной индукции, образованными током, протекающим по проводнику или созданные строго направленными магнитными моментами в постоянном магните.
  • Вектор магнитной индукции – величина, указывающая направление распространения магнитного поля, обозначается большой буквой В.
  • Намагниченность – состояние вещества, при котором в нем еще остались направленные магнитные диполи. В физике и электротехнике обозначается буквой М.
  • Напряженность магнитного поля – величина, характеризующая разницу между В и М, обозначается буквой Н.

Что касается материалов, в которых лучше всего наблюдается эффект гистерезиса, то таковыми являются именно ферромагнетики. Это смесь химических элементов, которая способна намагничиваться за счет направленности магнитных диполей, поэтому обычно в составе имеются такие металлы, как:

  • железо;
  • кобальт;
  • никель;
  • соединения на их основе.

Чтобы увидеть гистерезис, на катушку с сердечником из ферромагнетика необходимо подать переменное напряжение. При этом от величины его график намагничивания сильно зависеть не будет, потому как эффект зависит напрямую от свойства самого материала и величины магнитной связи между элементами вещества.

  • Терморегулятор для котла отопления (регулятор температуры)

Основополагающим моментом при рассмотрении понятия гистерезиса в электронике является как раз магнитная индукция В, созданная вокруг катушки при подаче напряжения. Она определяется по стандартной формуле, как произведение магнитной диэлектрической проницаемости вещества к сумме напряженности и намагниченности поля.

Чтобы понять общий принцип эффекта гистерезиса, необходимо воспользоваться графиком. На нем видна петля намагничивания из состояния полной размагниченности. Участок можно обозначить цифрами 0-1. При достаточной величине напряжения и длительности воздействия магнитного поля на материал график доходит до крайней своей точки по указанной траектории. Процесс осуществляется не по прямой, а по кривой с определенным изгибом, который характеризует свойства материала. Чем больше в веществе магнитных связей между молекулами, тем быстрее он выходит в насыщение.

После снятия напряжения с катушки напряженность магнитного поля падает до нуля. Это участок на графике 1-2. При этом материал за счет направленности магнитных моментов остается намагниченным. Но величина намагниченности несколько ниже, чем при насыщении. Если такой эффект наблюдается в веществе, то оно относится к ферромагнетикам, способным накапливать в себе магнитное поле за счет сильных магнитных связей между молекулами вещества.

Со сменой полярности напряжения, подводимого к катушке, процесс размагничивания продолжается по той же кривой до состояния насыщения. Только в этом случае магнитные моменты диполей будут направлены в обратную сторону. С частотой сети процесс будет периодически повторяться, описывая график, получивший название – петля магнитного гистерезиса.

При многократном намагничивании ферромагнетика меньшей, чем при насыщении напряженностью, то можно получить семейство кривых, из которых можно построить общий график, характеризующий состояние вещества от полного размагниченного до полного намагниченного.

Гистерезис в электротехнике

Важными характеристиками сердечников электромагнитов и других электрических машин являются параметры намагничивания ферромагнитных материалов, из которых они изготавливаются. Исследовать эти материалы помогают петли ферромагнетиков. В данном случае прослеживается нелинейная зависимость внутренней магнитной индукции от величины внешних магнитных полей.

На процесс намагничивания (перемагничивания) влияет предыдущее состояние ферромагнетика. Кроме того, кривая намагничивания зависит от типа ферромагнитного образца, из которого состоит сердечник.

Если по катушке с сердечником циркулирует переменный ток, то намагничивания образца приводит к отставанию намагничивания. В результате намагничивания сердечника происходит сдвиг фаз в цепи с индуктивной нагрузкой. Ширина петли гистерезиса при этом зависит от гистерезисных свойств ферромагнетиков, применяемых в сердечнике.

Это объясняется тем, что при изменении полярности тока, ферромагнетик какое-то время сохраняет приобретённую ориентацию полюсов. Для переориентации этих полюсов требуется время и дополнительная энергия, которая израсходуется на нагревание вещества, что приводит к гистерезисным потерям. По величине потерь материалы подразделяются на магнитомягкие и магнитотвёрдые (см. рис. 3).


Рис. 3. Классификация магнитных материалов

Магнитный гистерезис в ферромагнетиках отображает зависимость вектора намагничивания от напряженности электрического поля (см. Рис. 3). Но не только изменение поля по знаку вызывает гистерезис. Вращение поля или (что, то же самое) магнитного образца, также сдвигает временные характеристики намагничивания.


Рис. 4. Петли гистерезиса под действием изменения напряжённости поля

Обратите внимание, что на рисунке изображены двойные петли. Такие петли характерны для магнитного гистерезиса.

В однодоменных ферромагнетиках, которые состоят из очень маленьких частиц, образование доменов не поддерживается (не выгодно с точки зрения энергетических затрат). В таких образцах могут происходить только процессы магнитного вращения.


Рис. 5. Механизм возникновения петли магнитного гистерезиса

В электротехнике гистерезисные свойства используются довольно часто:

  • в работе электромагнитных реле;
  • в конструкциях коммутационных приборов;
  • при создании электромоторов и других силовых механизмов.

Явления диэлектрического гистерезиса

У диэлектриков отсутствуют свободные заряды. Электроны тесно связаны со своими атомами и не могут перемещаться. Другими словами, у диэлектриков спонтанная поляризация. Такие вещества называются сегнетоэлектриками.

Однако под действием электрического поля заряды в диэлектриках поляризуются, то есть изменяют ориентацию в противоположные стороны. С увеличением напряжённости поля абсолютная величина вектора поляризации возрастает по нелинейному принципу. В определённый момент поляризация достигает насыщённости, что вызывает эффект диэлектрического гистерезиса.

На изменение поляризации уходит часть энергии, в виде диэлектрических потерь.

Гистерезис в разных материалах

Гистерезис – это комплексное понятие, характеризующее способность вещества накапливать энергию магнитного поля или другой величины за счет имеющихся магнитных связей между молекулами вещества или особенностей работы системы. Но таким эффектом могут обладать не только сплавы железа, кобальта и никеля. Титанат бария даст несколько иной результат, если его поместить в поле с определенной напряженностью.

Так как он является сегнетоэлектриком, то в нем наблюдается диэлектрический гистерезис. Обратная петля гистерезиса образуется при противоположной полярности подводимого к среде напряжения, а величина противоположного поля, действующего на материал, получило название коэрцитивная сила.

При этом величина поля может предшествовать разным напряженностям, что связано с особенностями фактического состояния диполей – магнитных моментов после прошлого намагничивания. Также на процесс влияют различные примеси, содержащиеся в составе материала. Чем их больше, тем труднее сдвинуть стенки диполей, поэтому остается так называемая остаточная намагниченность.

Что влияет на петлю гистерезиса?

Казалось бы, гистерезис – это больше внутренний эффект, который не виден на поверхности материала, но он сильно зависит не только от типа самого материала, но и от качества и вида его механической обработки. Например, железо переходит в насыщение при напряженности равной 1 э, а сплав магнико достигает своей критической точки только при 580 э. Чем больше дефектов на поверхности материала, тем требуется больше напряженность магнитного поля, чтобы вывести его в насыщение.

  • Подключение комнатного термостата к газовому котлу: руководство по монтажу терморегулятора

В результате намагничивания и размагничивания в материале выделяется тепловая энергия, которая равна площади петли гистерезиса. Также к потерям в ферромагнетике можно отнести действие вихревых токов и магнитной вязкости вещества. Это обычно наблюдается при изменении частоты магнитного поля в большую сторону.

В зависимости от характера поведения ферромагнетика в среде с магнитным полем, различают статический и динамический гистерезис. Первый наблюдается при номинальной частоте напряжения, но с ее ростом площадь графика увеличивается, что приводит и к росту потерь.

Петля гистерезиса

Кривая, характеризующая ход зависимости ответной реакции системы от приложенного воздействия называется петлёй гистерезиса (показана на рис. 1).


Рис. 1. Петля гистерезиса

Все петли, характеризующие циклический гистерезис, состоят из одной или нескольких замкнутых линий различной формы. Если после завершения цикла система не возвращается в первоначальное состояние, (например, при вязкоупругой деформации), то динамическая петля имеет вид кривой, показанной на рисунке 2.


Рис. 2. Динамическая петля

Анализ гистерезисных петель позволяет очень точно определить поведение системы в результате внешнего воздействия на неё.

Другие свойства

Кроме магнитного гистерезиса, также различают гальвономагнитный и магнитострикционный эффекты. В этих процессах наблюдается изменение электрического сопротивления за счет механической деформации материала. Сегнетоэлектрики под действием деформационных сил способны вырабатывать электрический ток, что объясняется пьезоэлектрическим гистерезисом. Также существует понятие электрооптического и двойного диэлектрического гистерезиса. Последний процесс имеет обычно наибольший интерес, так как сопровождается двойным графиком в зонах, приближающихся к точкам насыщения.

Гистерезис в отоплении

Гистерезис определение относится не только к ферромагнетикам, применяемым в электронике. Такой процесс может происходить и в термодинамике. Например, при организации отопления от газового или электрического котла. Регулирующим компонентом в системе является терморегулятор. Но только контролируемой величиной является температура воды в системе.

При ее снижении до заданного уровня котел включается, начиная подогрев до заданной величины. После чего выключается и процесс повторяется в цикле. Если снять показания температуры при нагреве и остывании системы при каждом цикле включения и выключения отопления, то получиться график в виде петли гистерезиса, который и получил название гистерезис котла.

В таких системах гистерезис выражается в температуре. Например, если он составляет 4°С, а температура теплоносителя установлена 18°С, то котел выключится, когда она достигнет значения 22°С. Таким образом, можно настроить любой приемлемый температурный режим в помещениях. А терморегулятор является, по сути, датчиком температуры или термостатом, который включает или выключает отопления при достижении нижнего и верхнего порога, соответственно.

Рубрики Это интересно

  • Как зарядить аккумулятор шуруповерта правильно
  • Торцовочная пила с протяжкой по дереву: устройство, рейтинг
  • Фуговальный станок по дереву для домашней мастерской
  • Циркулярный станок по дереву: конструкция и разновидности
  • Распиловочный станок по дереву: строгальный станок для дома

Автор: · 09.09.2019

Подскажете, пожалуйста, что такое гистерезис температуры? Где используют данное понятие, приведите пример .

  • Почему часы называют «котлы»: распространенные версии

Перед тем как обратиться непосредственно к вопросу о том, что такое гистерезис температуры, отметим, что hysteresis в переводе с греческого языка означает отстающий, запаздывающий. Это свойство некоторых систем, например, физических, биологических, экономических, инженерных и других, которое состоит в том, что реакция на внешние воздействия зависит не только от текущего состояния, но и определено предысторией состояний системы. Наиболее часто с гистерезисом имеют дело в физике. Его рассматривают в таких формах как:

  • магнитный гистерезис;
  • гистерезис сегнетоэлектриков;
  • упругий гистерезис.

В инженерных технологиях явление гистерезиса рассматривается как свойство физических систем. Таких как, например, термостаты котлов отопления, хронотермостаты, регулирующие температуру теплых полов и др. Температурный гистерезис заложен в логику термостата. Приведем пример. Считаем, что система имеет гистерезис. Гистерезис температуры равен 2 градусам. Тогда гистерезисом может называться величина при которой сигнал изменяется на противоположный или сам эффект перехода на противоположный сигнал, при котором влияние перехода осуществляется с некоторой задержкой. (Так, в момент, когда заданная температура достигнута и превышена, сигнал сменится на противоположный не сразу, а по достижении величины гистерезиса). Допустим, что заданная температура термостата С, при этом гистерезис температуры С. Если температура в помещении С термостат включается. Когда температура в помещении достигнет С термостат перейдет в выключенное состояние. Температура в помещении станет уменьшаться, когда она достигнет значения С термостат включится.

Гистерезис в электронике

При срабатывании различных пороговых элементов, часто применяемых в электронных устройствах, требуется задержка во времени. Например, гистерезис используется в компаратороах или триггерах Шмидта с целью стабилизации работы устройств, которые могут срабатывать в результате помех или случайных всплесков напряжения. Задержка по времени исключает случайные отключения электронных узлов.

На таком принципе работает электронный термостат. При достижении заданного уровня температуры устройство срабатывает. Если бы не было эффекта задерживания, частота срабатываний оказалась бы неоправданно высокой. Изменение температуры на доли градуса приводило бы к отключению термостата.

На практике часто разница в несколько градусов не имеет особого значения. Используя устройства, обладающего тепловым гистерезисом, позволяет оптимизировать процесс поддержания рабочей температуры.

—> —>Статистика —>

В случае использования пультов управления для нормальной работы отопительной системы необходимо задавать температуру системы на входе в котел (обратка), на выходе из котла (подача) и гистерезис (уставку гистерезиса) по каждому каналу.

Гистерезис (уставка гистерезиса) – это разница между температурой отключения и последующего включения, задается по каждому каналу в диапазоне от 1 до 9°С. Этот параметр мы рекомендуем выставить в пределах:

— на обратке 2 — 6°С;

Автоматизация на естественной тяге.

Практически все современные котлы можно оснастить регулятором тяги который при помощи металлической цепочки будет изменять положение заслонки, поддерживая заданную температуру теплоносителя. Для этого на котле должен быть специальный разъем с внутренней резьбой в наружной части рубашки. Для термостатического регулятора Regulus RT-3 размер составляет ¾.

Принцип работы термостатического регулятора Regulus RT-3.

При уменьшении температуры ниже заданного значения, срабатывает термостат, головка поворачивается, цепь на рычаге натягивается, поднимая заслонку. Когда температура повысилась до заданного значения, головка поворачивается в обратную сторону и заслонка опускается, тем самым ограничивая доступ воздуха в топку. Таким образом котел работает в заданном Вами диапазоне температур.

Регулятор Regulus RT-3 состоит из погружаемой гильзы (термостата), пластиковой головки на которую нанесены 2 шкалы: для вертикального и горизонтального положения регулятора, рычага и цепочки.

Чтобы установить регулятор тяги, выполните следующие действия:

  • сначала вкрутите регулятор в разъем котла, предварительно сделав обмотку, чтобы не было утечки воды;
  • выставьте нужную температуру на шкале пластиковой головки;
  • установите рычаг с цепочкой;
  • нагрейте котел до нужной Вам «нижней температуры»;
  • установите заслонку в положение не закрытое на 1-2 м, и натяните цепочку.

Автоматизировав котел посредством регулятора тяги, Вы получите более «плавную» работу котла. Расход топлива можно уменьшить до 15%. Еще следует отметить энергонезависимость и невысокую цену данного приспособления.

Автоматизация «на турбине»

Практически все модели дорогих и экономичных котлов уже автоматизированы, т.е. оснащены вентилятором и командо-контроллером. Модели бюджетные либо базовые (без дополнительных опций) продаются без автоматики. Можно эксплуатировать котел в «базовой» комплектации, а можно за дополнительные деньги автоматизировать. Нужно ли Вам это, читайте ниже.

Для полного сжигания топлива необходимо определенное количество кислорода. Если кислорода недостаточно, топливо не перегорает полностью, соответственно получаем перерасход, загрязнение колосников и газоходов. Топка котла рассчитана на объем топлива и объем воздуха необходимого для горения. Если топлива загрузили больше, влажность дров высокая, то воздуха для сгорания необходимо больше. Также чем больше воздуха, тем меньше конденсата в котле и дымоходе. Увеличивать топку не выход, поэтому использование вентилятора, как источника принудительной тяги позволяет значительно увеличивать количество поступаемого в топку воздуха.

Оснащая котел вентилятором, получаем следующие преимущества:

  • полное сгорание топлива;
  • возможность использования топлива повышенной влажности;
  • использование некачественного топлива;
  • уменьшение образования конденсата;
  • гибкая регулировка мощности.

Выгода в том, что используя вентилятор, мы увеличиваем КПД котла. Но поставив вентилятор, не означает, что котел автоматизирован. Ток на вентилятор пропускают через регулятор температуры (командо-контроллер, блок управления).

Управление работой вентилятора осуществляется через него.

Рассмотрим основные функции, которые выполняет регулятор температуры:

  • регулировка количества оборотов ( мощности) вентилятора;
  • снятие и отображение на экране текущей температуры теплоносителя;
  • включение и выключение вентилятора при заданных пользователем значений температуры;
  • включение и выключение насоса при заданных пользователем значений температуры.

У разных производителей функции регулятора температуры могут добавляться, например функция регулировки работы насоса контура ГВС, механизм подачи топлива и т. д.

Принцип действия.

Регулятор температуры – это электронный блок с проводами. Оснащен вилкой для подключения к сети переменного тока. Один из проводов имеет медный наконечник – это так называемая термопара- термостатический передатчик температуры. Наконечник должен быть всегда в соприкосновении с теплоносителем. Это нужно для передачи текущего значения температуры. Следующий провод подключается к насосу, а провод с разъемом к вентилятору. Электронный блок оборудован экраном и кнопками. С помощью кнопок выставляется требуемые значения температуры выключения вентилятора и температуры включения насоса, скорость оборотов вентилятора и другие параметры. Все данные отображаются на экране.

При достижении установленной температуры котла, регулятор температуры выключает вентилятор. При понижении температуры котла ниже установленной на значение гистерезиса котла, регулятор температуры снова включает вентилятор.

Гистерезис температуры котла – это значение, которое показывает разницу между установленной температурой котла и температурой котла, при охлаждении до которой регулятор температуры снова включит вентилятор.

При достижении температуры котла равной установленной Температуре включения насоса, регулятор температуры включает насос центрального отопления. При понижении температуры котла до температуры, ниже установленной Температуры включения насоса на значение Гистерезиса температуры включения насоса, регулятор температуры осуществляет выключение насоса центрального отопления.

Гистерезис температуры включения насоса – это значение, которое показывает разницу между установленной температурой включения насоса центрального отопления и температурой котла, при охлаждении до которой, регулятор температуры выключит насос центрального отопления.

Значение гистерезиса обычно задается заводскими настройками производителя и равно 3-5°С.

Таким образом, пока котел не затух, температура теплоносителя поддерживается в пределах заданного значения.

Использование вентилятора с регулятором температуры позволяет поддерживать постоянную температуру в доме и экономить до 35% топлива.

Единственный недостаток зависимость от электроэнергии.

Внимание! Приобретая автоматику обязательно проконсультируетесь с продавцом, предусмотрен ли монтаж на выбранную Вами модель котла.

Что такое гистерезис температуры?

При выборе дизайна дома большинство людей обращают внимание не только на его архитектуру, но и на возможные затраты на его содержание. Несомненно, наиболее важным фактором в этом отношении является отопление, потому что в нашем климате отопительный сезон часто длится более полугода.

На эти затраты в значительной степени влияют объем здания и технология его строительства — определенно, выбрав энергоэффективный дом, вы можете ограничить потери тепла, что приведет к более низким счетам. Затраты на отопление дома также зависят от правильного выбора системы отопления, а затем и от ее правильной эксплуатации. Помогают в этом современные контроллеры, используемые для определения рабочих параметров котла отопления. Одним из таких параметров, влияющих на потребление энергии (но и тепловой комфорт), является гистерезис.

Функция регулировки гистерезиса позволяет вам определять температуру, при которой нагревательное устройство включается и выключается. Сам гистерезис — печи или ГВС — означает разницу между заданной температурой в установке и фактической температурой, при которой устройство будет активировано для достижения заданной температуры.

С помощью гистерезиса можно регулировать работу нагревательного устройства в соответствии с потребностями, т.е. предотвратить его слишком частое включение, что приводит к более высокому потреблению энергии, или слишком редкое включение, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на эффективности установки.

Что означает гистерезис котла центрального отопления?

По определению, описанному выше, гистерезис котла ЦО — это не что иное, как разница между заданной температурой и температурой возврата в режим работы устройства. Предположим, вы установили заданную температуру котла на 55 o C, а гистерезис на 3 o C.

При достижении температуры 55 o C котел автоматически перейдет в поддерживающий режим. Устройство запустится только тогда, когда фактическая температура упадет до 52 o C, то есть на 3 o C, потому что именно так определялся гистерезис.

Что означает гистерезис ГВС?

Таким же образом можно объяснить, что такое гистерезис ГВС, т.е. котла, который нагревает техническую воду. В этом случае устройство также включится только тогда, когда датчик покажет, что температура упала с заданного значения на определенное значение. Если гистерезис установлен на 5 o C, а заданная температура составляет 55 o C, насос ГВС будет запущен, когда фактическая температура воды упадет до 50 o C.

Однако стоит отметить, что эффективность гистерезиса ГВС зависит от расположения датчика температуры в котле. Вода остывает снизу, поэтому лучше, если датчик будет собирать данные с этой части устройства. Тогда проще решить, как установить гистерезис ГВС, потому что при определенном перепаде температуры в нижней части котла более теплая вода из его верхней части еще некоторое время будет поступать в краны.

В этом случае гистерезис может быть немного больше. В свою очередь, при настройке датчика указывается меньшее значение этого параметра — иначе вода будет слишком остывать и потребует гораздо более продолжительной работы прибора.

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?

Если говорить глобально…

Гистере́зис

(в переводе с греческого — отстающий) — свойство систем (физических, логических, биологических и т. д.), мгновенный отклик которых на приложенные к ним воздействия зависит в том числе и от их текущего состояния, а поведение системы на интервале времени во многом определяется её предысторией.

Кстати

Многие устройства по регулировке и контролю температуры систем отопления имеют настройку не только температуры, но и обязательную настройку гистерезиса, которая позволяет уменьшить количество переключения в единицу времени между двумя положениями: Вкл / Выкл. Гистерезис также позволяет повысить точность регулировки температуры уменьшением гистерезиса.

На сегодняшний день в основном существует только дуальный гистерезис, имеющий только два положения.

К примеру, мы рассмотрим два варианта:

1. Температурный гистерезис – для логики темростатов

2. Гистерезис давления – реле включения / отключения насосов

Как известно у них имеется только два варианта: Вкл / Выкл.

Данное понятие можно разделить на две составляющее:

1. Обозначить этим термином само явление, что существует гистерезис. Например, что данная система обладает гистерезисом.

2. Обозначить значение гистерезиса. Например, сказать, что гистерезис равен 2 градусам.

Исходя из этого

Гистерезисом называется или величина, при котором сигнал меняется на противоположный сигнал. Или сам эффект при котором, действие переключения на противоположный сигнал осуществляется с некоторой задержкой по величине влияния. (Например, при достижение нормы температуры и превышение этой нормы сигнал изменится не сразу, а по достижению той самой величины гистерезиса).

График температурного гистерезиса

Пример для термостата

Термостат настроен на 25 градусов с гистерезисом 2 градуса.

Предположим что температура помещения 20 градусов. Когда температура достигнет 27 градусов термостат переходит в положение отключения. После этого температура помещения будет падать. Когда температура достигнет 23 градусов, то термостат переходит в положение включения. Цикл замыкается.

Пример для реле давления

Реле настроено на два порога: Порог включения 1,2 Bar, порог отключения 3 Bar

Гистерезис при этом будет равен 0,9 Bar. (3-1,2)/2=0,9

Когда давление составляет 1 Bar, реле замыкает контакт. Когда давление достигает 3 Bar, реле размыкает контакт. Когда давление достигает 1,2 Bar, реле вновь замыкает контакт. Цикл повторяется.

Вот собственно так и нужно понимать логику гистерезиса.

Если бы давление включение и отключения имели одно значение, то гистерезиса бы не было. То есть если порог включения равен порогу отключения, то в такой системе отсутствует гистерезис.

А поскольку комнатные термостаты обладают разными порогами включения и отключения, то такая система обладает гистерезисом. Гистерезис в свою очередь позволяет реже производить переключение между двумя положениями: Вкл / Выкл. Но чем больше гистерезис, тем выше скачкообразное изменение температуры.

Существуют другие графики гистерезисов. Например, магнитный гистерезис

Пишите комментарии!

Серия видеоуроков по частному дому
Часть 1. Где бурить скважину? Часть 2. Обустройство скважины на воду Часть 3. Прокладка трубопровода от скважины до дома Часть 4. Автоматическое водоснабжение
Водоснабжение
Водоснабжение частного дома. Принцип работы. Схема подключения Самовсасывающие поверхностные насосы. Принцип работы. Схема подключения Расчет самовсасывающего насоса Расчет диаметров от центрального водоснабжения Насосная станция водоснабжения Как выбрать насос для скважины? Настройка реле давления Реле давления электрическая схема Принцип работы гидроаккумулятора Уклон канализации на 1 метр СНИП Подключение полотенцесушителя
Схемы отопления
Гидравлический расчет двухтрубной системы отопления Гидравлический расчет двухтрубной попутной системы отопления Петля Тихельмана Гидравлический расчет однотрубной системы отопления Гидравлический расчет лучевой разводки системы отопления Схема с тепловым насосом и твердотопливным котлом – логика работы Трехходовой клапан от valtec + термоголовка с выносным датчиком Почему плохо греет радиатор отопления в многоквартирном доме Как подключить бойлер к котлу? Варианты и схемы подключения Рециркуляция ГВС. Принцип работы и расчет Вы не правильно делаете расчет гидрострелки и коллекторов Ручной гидравлический расчет отопления Расчет теплого водяного пола и смесительных узлов Трехходовой клапан с сервоприводом для ГВС Расчеты ГВС, БКН. Находим объем, мощность змейки, время прогрева и т.п.
Конструктор водоснабжения и отопления
Уравнение Бернулли Расчет водоснабжения многоквартирных домов
Автоматика
Как работают сервоприводы и трехходовые клапаны Трехходовой клапан для перенаправления движения теплоносителя
Отопление
Расчет тепловой мощности радиаторов отопления Секция радиатора Зарастание и отложения в трубах ухудшают работу системы водоснабжения и отопления Новые насосы работают по-другому… Расчет инфильтрации Расчет температуры в неотапливаемом помещении Расчет пола по грунту Расчет теплоаккумулятора Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла Расчет теплоаккумулятора для накопления тепловой энергии Куда подключить расширительный бак в системе отопления? Сопротивление котла Петля Тихельмана диаметр труб Как подобрать диаметр трубы для отопления Теплоотдача трубы Гравитационное отопление из полипропиленовой трубы Почему не любят однотрубное отопление? Как её полюбить? Умный подбор диаметров в системе отопления Балансировка радиаторов отопления – пошаговое руководство Топ 5 проблем в проектировании систем отопления
Регуляторы тепла
Комнатный термостат — принцип работы
Смесительный узел
Что такое смесительный узел? Виды смесительных узлов для отопления
Характеристики и параметры систем
Местные гидравлические сопротивления. Что такое КМС? Пропускная способность Kvs. Что это такое? Кипение воды под давлением – что будет? Что такое гистерезис в температурах и давлениях? Что такое инфильтрация? Что такое DN, Ду и PN ? Эти параметры нужно знать сантехникам и инженерам обязательно! Гидравлические смыслы, понятия и расчет цепей систем отопления Коэффициент затекания в однотрубной системе отопления Гидравлический парадокс в системе отопления. Загадка № 4
Видео
Отопление Автоматическое управление температурой Простая подпитка системы отопления Теплотехника. Ограждающие конструкции. Теплый водяной пол Насосно смесительный узел Combimix Почему нужно выбрать напольное отопление? Водяной теплый пол VALTEC. Видеосеминар Труба для теплого пола — что выбрать? Теплый водяной пол – теория, достоинства и недостатки Укладка теплого водяного пола — теория и правила Теплые полы в деревянном доме. Сухой теплый пол. Пирог теплого водяного пола – теория и расчет Новость сантехникам и инженерам Сантехники Вы все еще занимаетесь халтурой? Первые итоги разработки новой программы с реалистичной трехмерной графикой Программа теплового расчета. Второй итог разработки Teplo-Raschet 3D Программа по тепловому расчету дома через ограждающие конструкции Итоги разработки новой программы по гидравлическому расчету Первично вторичные кольца системы отопления Один насос на радиаторы и теплый пол Расчет теплопотерь дома — ориентация стены?
Нормативные документы
Нормативные требования при проектировании котельных Сокращенные обозначения
Термины и определения
Цоколь, подвал, этаж Котельные
Документальное водоснабжение
Источники водоснабжения Физические свойства природной воды Химический состав природной воды Бактериальное загрязнение воды Требования, предъявляемые к качеству воды
Сборник вопросов
Можно ли разместить газовую котельную в подвале жилого дома? Можно ли пристроить котельную к жилому дому? Можно ли разместить газовую котельную на крыше жилого дома? Как подразделяются котельные по месту их размещения?
Личные опыты гидравлики и теплотехники
Вступление и знакомство. Часть 1 Гидравлическое сопротивление термостатического клапана Гидравлическое сопротивление колбы — фильтра
Видеокурс Программы для расчетов
Technotronic8 — Программа по гидравлическим и тепловым расчетам Auto-Snab 3D — Гидравлический расчет в трехмерном пространстве
Полезные материалы Полезная литература
Гидростатика и гидродинамика
Задачи по гидравлическому расчету
Потеря напора по прямому участку трубы Как потери напора влияют на расход?
Разное
Водоснабжение частного дома своими руками Автономное водоснабжение Схема автономного водоснабжения Схема автоматического водоснабжения Схема водоснабжения частного дома
Политика конфиденциальности

Что такое гистерезис газового котла отопления и ГВС: кратко и понятно

Современные системы отопления требуют настройки множества параметров, и гистерезис является одним из важнейших из них. Это сказывается не только на тепловом комфорте дома, но и на расходах на отопление. Проверьте, к чему относится этот параметр и как его правильно настроить!

СодержаниеПоказать

Что такое гистерезис температуры?

При выборе дизайна дома большинство людей обращают внимание не только на его архитектуру, но и на возможные затраты на его содержание. Несомненно, наиболее важным фактором в этом отношении является отопление, потому что в нашем климате отопительный сезон часто длится более полугода.

На эти затраты в значительной степени влияют объем здания и технология его строительства — определенно, выбрав энергоэффективный дом, вы можете ограничить потери тепла, что приведет к более низким счетам.
Затраты на отопление дома также зависят от правильного выбора системы отопления, а затем и от ее правильной эксплуатации. Помогают в этом современные контроллеры, используемые для определения рабочих параметров котла отопления. Одним из таких параметров, влияющих на потребление энергии (но и тепловой комфорт), является гистерезис.

Функция регулировки гистерезиса позволяет вам определять температуру, при которой нагревательное устройство включается и выключается. Сам гистерезис — печи или ГВС — означает разницу между заданной температурой в установке и фактической температурой, при которой устройство будет активировано для достижения заданной температуры.

С помощью гистерезиса можно регулировать работу нагревательного устройства в соответствии с потребностями, т.е. предотвратить его слишком частое включение, что приводит к более высокому потреблению энергии, или слишком редкое включение, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на эффективности установки.

Что означает гистерезис котла центрального отопления?

По определению, описанному выше, гистерезис котла ЦО — это не что иное, как разница между заданной температурой и температурой возврата в режим работы устройства.
Предположим, вы установили заданную температуру котла на 55 o C, а гистерезис на 3 o C.

При достижении температуры 55 o C котел автоматически перейдет в поддерживающий режим. Устройство запустится только тогда, когда фактическая температура упадет до 52 o C, то есть на 3 o C, потому что именно так определялся гистерезис.

Что означает гистерезис ГВС?

Таким же образом можно объяснить, что такое гистерезис ГВС, т.е. котла, который нагревает техническую воду. В этом случае устройство также включится только тогда, когда датчик покажет, что температура упала с заданного значения на определенное значение. Если гистерезис установлен на 5 o C, а заданная температура составляет 55 o C, насос ГВС будет запущен, когда фактическая температура воды упадет до 50 o C.

Однако стоит отметить, что эффективность гистерезиса ГВС зависит от расположения датчика температуры в котле. Вода остывает снизу, поэтому лучше, если датчик будет собирать данные с этой части устройства. Тогда проще решить, как установить гистерезис ГВС, потому что при определенном перепаде температуры в нижней части котла более теплая вода из его верхней части еще некоторое время будет поступать в краны.

В этом случае гистерезис может быть немного больше. В свою очередь, при настройке датчика указывается меньшее значение этого параметра — иначе вода будет слишком остывать и потребует гораздо более продолжительной работы прибора.

Оптимальный гистерезис котла

Вы уже знаете, что такое гистерезис котла, теперь пора объяснить, каким должно быть его оптимальное значение. Начнем с того, что многие печи имеют заводское значение для этого параметра, и его нельзя изменить.

По возможности соблюдайте общие правила:

  • больший гистерезис — означает более длительные перерывы в работе устройства и, следовательно, риск чрезмерного охлаждения помещений, нагрева, что потребует соответственно более продолжительной работы котла;
  • более низкий гистерезис — позволяет поддерживать тепловой комфорт на оптимальном уровне и требует более частой, но и более короткой работы печи.

Частый запуск устройства с низким гистерезисом способствует его более быстрой работе, а также потреблению довольно большого количества энергии для самого запуска. В свою очередь, поддержание высокого гистерезиса вызывает большие колебания температуры, но с другой стороны, такой способ отопления дома считается более экономичным.

Оптимальный гистерезис пеллетной печи

Пеллеты — это твердое топливо в виде прессованной стружки, которая довольно быстро воспламеняется, а затем так же быстро горит. Это следует учитывать при определении оптимального уровня гистерезиса пеллетного котла.
Так какой гистерезис на котле будет лучшим? В этом случае он должен иметь довольно низкое значение — около 2-3 o C. Благодаря этому можно поддерживать нужную температуру и при этом экономить на расходах на отопление. Слишком большие колебания температуры заставят котел потреблять намного больше топлива, чтобы выровнять его до ожидаемого уровня.

Оптимальный гистерезис печи для эко-горошка

Эко-горошек — это топливо из каменного угля или лигнита, которое медленно воспламеняется, но сохраняет тепло в течение длительного времени. Гистерезис печь для угля, как правило, установлена на уровне приблизительно 2 из C, хотя эта величина зависит от многих дополнительных факторов, например. Настройки вентилятора и время остановки и поднос. Неправильная конфигурация может стать причиной, например, выключения печи. По этой причине лучше всего следовать инструкции производителя или спросить у специалиста оптимальную настройку котла.

Гистерезис газового котла

Точно так же сложно определить, какой гистерезис газового котла будет лучшим. Обычно его диапазон довольно узкий и низкий — например, примерно от 0,5 до 1 ° C. Все потому, что слишком высокий гистерезис вызывает большие колебания температуры и снижает тепловой комфорт. Однако слишком частое включение печи приводит к более высокому потреблению энергии, поэтому контроллеры со слишком низким гистерезисом (например, 0,25 o C) не рекомендуются.

Оптимальный гистерезис масляной печи

Диапазон гистерезиса котлов, работающих на жидком топливе, обычно высок, поскольку он может составлять от 1 для C 20 даже для C. В целом, более высокое значение параметра влияет на эффективное использование энергии, но при его настройке необходимо учитывать энергетические показатели здания.

Гистерезис комнатного регулятора

Также имеется гистерезис для комнатного контроллера. Однако в этом случае он обычно устанавливается на заводе и не может быть изменен. Причем обычно он существенно отличается от гистерезиса котла, так как составляет максимум 0,4 или 0,5 o C.

Какой гистерезис используется для теплого пола?

Полы с подогревом обладают высокой тепловой инерцией, а это означает, что пол медленно нагревается и медленно остывает, и поэтому точно контролировать температуру в комнате намного сложнее.

Итак, каков оптимальный гистерезис для теплого пола? Как правило, как можно ниже, ниже 1 ° C, потому что только тогда можно обеспечить относительно стабильную температуру в помещениях.

что такое простыми словами, явление гистерезиса

Для различных физических, химических, экономических и даже социальных явлений свойственен эффект запаздывания реакции. Данное явление возникает в следствии реакции на определенное раздражение, действие или воздействие. Статья даст подробное описание, что такое гистерезис. Опишет самые распространенные его варианты, влияние этого эффекта в электротехнике и электронике.

Определение

Если давать определение простыми словами, то гистерезис как явление — это реакция предмета, поверхности или целой системы на воздействие со стороны некоего раздражителя. Предмет воздействия, как правило, реагирует на раздражитель с запозданием. Также учитывается его актуальное состояние. В результате реакции, предмет может вернуться в свое первоначальное состояние. Обе кривые петли гистерезиса замкнуты и показывают, как ход ответной реакции, так и время замедления.

Петля

Для расчета данного явления, его влияния на определенную систему или предмет используется петля гистерезиса. Она представляет собой график, на который наложена кривая первоначального состояния системы и хода ее ответной реакции на возбуждение.

Эффект гистерезиса может быть различным: иметь как полезные, так и отрицательные свойства. Данное явление учитывается в различных сферах: это может быть физика, экономика и даже социология. В физике гистерезис обязательно учитывается при расчетах различных величин, взаимодействии сил, мощностей и магнитных полей. Самыми распространенными типами гистерезиса являются:

  1. Магнитный.
  2. Упругий.
  3. Сегнетоэлектрический.

Далее более подробно будет описан каждый тип этого явления.

Упругий

Явление упругого гистерезиса свойственно для различных металлов. Понятным языком это можно объяснить так.

Металлический стержень стоит на опоре одним своим концом. Металл в данный момент находится в спокойном состоянии, при этом обладает собственной деформационной упругостью. На свободный конец стержня приложим определенное давление, например, при помощи пресса. В металле, под воздействием нарастающего давления, начнут проявляться следующие свойства:

  1. Первичное возрастание силы упругости.
  2. Скачок величины упругости до максимальных значений.
  3. Снижение силы противодействия в результате превышения максимальных характеристик упругости.

Если продолжать увеличивать давление, оно сможет согнуть, сломать или раскрошить стержень. Если прервать процесс воздействия на стержень, это приведет к следующему:

  • К скачку динамического напряжения на стержень в сторону снижения давления.
  • Общее снижение нагрузки.

После того как нагрузка будет снята, стержень вернет свои первоначальные характеристики. В зависимости от типа металла, характеристики могут вернуться полностью или частично. Если металл относится к вязкоупругим, его гистерезисная петля будет иметь узкую структуру, по причине неполного возврата металла к первоначальному состоянию

Упругий гистерезис может быть двух видов:

  1. Статический тип. Свойственен для вязкоупругой или неупругой деформации. Такая деформация не в состоянии полностью восстановить параметры упругости и напряжение при полном или частичном снятии нагрузок. Например, стержень под нагрузкой сгибается и не может восстановить свое состояние после окончания воздействия.
  2. Динамический тип. При таком гистерезисе нагрузка на систему не способна достичь предела ее характеристики упругости, даже если воздействие имеет циклический характер. Причины гистерезиса такого типа могут быть различные, например, это могут быть силы магнитной или термической упругости.
  3. Упругий гистерезис сильно зависим от состава исходного вещества и способности микрочастиц менять свою дислокацию при изменении давления или нагрузки.

Магнитный

Часто возникающий гистерезис в электротехнике — это магнитный. В этой сфере используются элементы со свойством намагничивания/размагничивания. Различные трансформаторы, катушки индуктивности имеют ферромагнитные сердечники, от материала которых зависит сила магнитного поля элемента. Для изучения влияния различных по свойствам материалов сердечников используются ферромагнитные петли гистерезиса. Также при помощи петли можно изучить нелинейную зависимость внутренних магнитных индукций от внешнего магнитного поля.

При протекании переменного тока через катушку возникает эффект отставания намагничивания. Связано это с тем, что после размыкания цепи (обесточивания), ферромагнитный сердечник не размагничивается полностью, а сохраняет часть намагничивания с ориентацией полюса.

Для изменения полярности сердечника его потребуется перемагнитить заново. Для этого потребуется изменить направленность тока, преодолеть коэрцитивную силу и затратить немного больше энергии. Преодоление коэрцитивной силы и рост энергии приведет к нагреву сердечника. Все эти силы и затраты приводят к эффекту потерь гистерезиса. У подобных ферромагнетиков петля гистерезиса будет более широкой.

Материалы ферромагнетики различают по способности быстрой смены остаточного намагничивания:

  1. Магнитомягкие. Такие сердечники можно встретить в трансформаторе, дросселе. Им свойственна более узкая петля гистерезиса.
  2. Магнитотвердые. Используются для элементов памяти или магнитов. Им свойственна широкая петля на графике, большая потеря гистерезиса и нагрев при перемагничивании.

Намагничивание сердечников выражается не только в их способности удерживать магнитное поле с определенным полюсом. На такие элементы также влияет направленность вращения полей, которые приводят к сдвигам временных характеристик намагничивания.

Для магнитного гистерезиса также характерно наличие двойной петли. Этот эффект полностью зависит от способности удерживать остаточный магнетизм. Первая наружная петля обозначает максимальный гистерезис, а внутренняя петля является петлей частотного цикла.

Свойства магнитного гистерезиса используются в электротехнике для создания электрических двигателей, коммутационного оборудования, различных магнитных реле.

Сегнетоэлектрический

У диэлектрических материалов нет свободных зарядов. Их электроны привязаны к атомам и неспособны к перемещению. При воздействии на диэлектрик сильного магнитного поля, его заряды поляризуются и изменяют ориентацию на противоположную. Чем выше поле, тем выше вектор поляризации. Он растет нелинейно. У диэлектрика есть порог поляризации, при достижении которого возникает диэлектрический или сегнетоэлектрический гистерезис.

На величину поляризации часто влияет повышение температуры диэлектрика. При достижении определенной температуры (зависит от свойств материала) начинается самопроизвольная и неконтролируемая поляризация, которая не зависит от внешних электрических полей.

Электрический

В электронике используется такое понятие как электрический гистерезис. Для этой сферы данное явление имеет полезное и вредное свойство.

Полезный гистерезис

Гистерезис в электронике используется при создании электронных термостатов. Такие устройства работают по принципу включения или отключения при достижении определенного условия. Например, если разница установлена на 2 градуса, а температурный режим на 20 градусов, то терморегулятор включится при достижении 18 градусов, а отключится когда температура станет 22 градуса. Такой подход помогает значительно снизить расход электрической энергии при постоянной работе обогревателя.

Также этот эффект применяется при работе триггеров. Гистерезис помогает осуществлять точное включение без влияния помех, перепадов напряжения или магнитных полей.

Это явление способно проявляться на биметаллических пластинах. Такие элементы способны терять и восполнять упругость своей структуры при смене температуры. При нагреве материала возникает тепловое расширение, которое изменяет механическое напряжение всей структуры. В результате контакт размыкается. После остывания, структура пластины принимает исходный размер, возвращает первоначальное свое механическое напряжение и замыкает контакт. Такие терморегуляторы часто устанавливаются в нагревательных приборах (печи, утюги, чайники). Момент между нагреванием и остыванием называется температурным зазором. Он устанавливается только в зависимости от способности вещества расширяться и сужаться при определенной температуре.

Погрешность

В электронике гистерезис может и навредить работе некоторых приборов. Такой эффект называется погрешность (ошибка) гистерезиса. Часто такой эффект можно наблюдать у датчика движения. Например, при движении объекта из точки А к точке Б датчик срабатывает в течение 1 секунды. А при движении в обратном направлении с сохранением траектории, датчик включается с замедлением 2 секунды. Причина этого явления кроется в разности выходных сигналов для входных сигналов, которые отличаются величиной при убывании и возрастании. При перемещении из точки А к точке Б величина входящего сигнала имеет разницу 30 МБ от величины того же сигнала при перемещении в обратном направлении. При учете чувствительности датчика 15 МБ/мм, гистерезис составит 3 мм. Разница величины сигнала зависит от изменения температуры воздуха, внешних помех, эффекта трения или дребезга контактов.

Заключение

Гистерезис — это важное физическое явление. Его можно использовать для повышения характеристик различных проводников, ферромагнитных сердечников, конструирования более совершенных электрических элементов. Для электроприводов, трансформаторов и дросселей такой эффект будет вреден. Приходится искать материалы с меньшей зависимостью от сторонних воздействий. В электронике гистерезис только полезен. С его помощью осуществляется автоматический контроль различных процессов.

Видео по теме

Что такое петля гистерезиса

Гистерезис – это свойство биологических, физических и прочих систем, в которых мгновенный отклик на воздействия зависит от их текущего состояния, а на интервале времени поведение системы определяется ее предысторией. Петлей гистерезиса называется график, демонстрирующий это свойство.Наличие остроугольной петли на графике обусловливается неодинаковостью траекторий между соседними расстояниями, а также эффектом «насыщения». Гистерезис часто путают с инерционностью, однако это не одно и то же. Инерционность – это такая модель поведения, которая обозначает постоянное, однородное и монотонное сопротивление системы изменениям ее состояния.

Гистерезис в физике


В физике это свойство систем представлено тремя основными разновидностями: магнитным, сегнетоэлектрическим и упругим гистерезисом.

Магнитный гистерезис – явление, которое отражает зависимость вектора напряженности магнитного поля и вектора намагничивания в веществе. Причем как от приложенного внешнего поля, так и от предыстории конкретного образца. Существование постоянных магнитов обуславливается именно этим явлением.

Модель петли представляет собой определенный цикл, который некоторые свойства отправляет на повторную проверку и согласование, а некоторые использует дальше. Избирательный характер зависит от свойств конкретной системы.

Сегнетоэлектрический гистерезис – изменяющаяся зависимость поляризации сегнетоэлектриков от циклического изменения внешнего электрического поля.

Упругий гистерезис – поведение упругих материалов, способных сохранять и утрачивать деформацию под воздействием больших давлений. Это явление обуславливает анизотропию механических характеристик и высокие механические качества кованных изделий.

Гистерезис в электронике


В электротехнике и электронике свойством гистерезиса пользуются устройства, которые используют различные магнитные взаимодействия. Например, магнитные носители информации или триггер Шмитта.

Это свойство необходимо знать, чтобы использовать его для подавления шумов в момент переключения определенных логических сигналов (дребезга контактов, быстрых колебаний).

Упругий гистерезис бывает двух видов: динамический и статический. В первом случае график будет изображать постоянно изменяющуюся петлю, во втором – равномерную.

Во всех приборах электронного типа наблюдается тепловой гистерезис. После того как прибор был нагрет, а затем охлажден, его характеристики не принимают прежнего значения.

Это происходит из-за того, что неодинаковое тепловое расширение корпусов микросхем, кристаллодержателей, печатных плат и кристаллов полупроводников вызывает механическое напряжение, сохраняющееся и после охлаждения.

Наиболее заметно это явление в прецизионных источниках опорного напряжения, которые используются в измерительных преобразователях.

Гистерезис причина — Справочник химика 21

    Металлы — железо, кобальт, никель, гадолиний, диспрозий и некоторые из их сплавов и соединений являются ферромагнитными при температуре ниже критической для каждого соединения. Причина ферромагнетизма до объяснения ее квантовой механикой была неизвестна. Вопрос заключается в том, почему электроны на неполностью заполненных оболочках выстраиваются в направлении приложенного поля и почему они сохраняют эту ориентацию даже после снятия магнитного поля Объясняется это тем, что низшим энергетическим состоянием для некоторых твердых тел является состояние, в котором спины электронов параллельны, а не антипараллельны, как, например, для двух электронов в молекуле водорода. Ферромагнетизм возможен только при определенных межатомных расстояниях и определенных радиусах -орбиталей, поэтому он наблюдается лишь для некоторых элементов. Ферромагнитные вещества проявляют гистерезис в магнитных свойствах. Это означает, что магнитный момент зависит от магнитной предыстории образца кривые зависимости магнитного момента от напряженности магнитного поля различны для случаев, когда магнитное поле увеличивается или уменьшается. [c.497]
    В ряде случаев оказывается, что краевой угол зависит от порядка замещения фаз на твердой поверхности (статический, или порядковый, гистерезис смачивания). Очень часто краевой угол, измеренный для капли, не совпадает с краевым углом для пузырька. В настоящее время основными причинами статического гистерезиса считают загрязненность поверхности, шероховатость и физико-химическое взаимодействие фаз. [c.51]

    Капиллярно-конденсационный гистерезис часто обусловлен и кинетическими причинами. Например, он может быть связан с проявлением гистерезиса смачивания. Сухая поверхность с адсорбированным воздухом хуже смачивается водой, и поэтому для [c.136]

    Заслуживают внимания данные рассмотрения зависимости молекулярно-массового распределения бифункционального преполимера различной полидисперсности и распределения цепей между узлами разветвления в реакциях образования трехмерных структур [49]. Весьма неожиданным оказалось влияние молекулярной массы в диапазоне (2,3 5,0) Ю» сегментированных эластомеров на температуру стеклования, сопротивление многократным деформациям, раздиру и гистерезис. Вероятно, причину аномального поведения этих систем следует искать в реструктурировании и упорядочений самих сегментов [50]. [c.539]

    С капиллярной конденсацией связано часто наблюдаемое явление сорбционного гистерезиса — несовпадения изотерм адсорбции и десорбции десорбция запаздывает , происходит при меньших по сравнению С адсорбцией давлениях. Напомним, что физическая адсорбция всегда обратима. Одной из причин гистерезиса при капиллярной конденсации может оказаться несовпадение формы и кривизны мениска адсорбата в порах при адсорбции и при десорбции. [c.226]


    Несмотря па многочисленные экспериментальные исследования и теоретический анализ различных моделей, примером которых являются работы [48, 53—55], природа сорбционного гистерезиса при капиллярной конденсации нуждается в более глубоком теоретическом анализе. Его результаты привели бы к ценной информации о форме и взаимосвязи пор. Вероятно, в данном случае было бы уместно применять в исследованиях различные капиллярные методы. Так, представление об открытых порах практически постоянного сечения обычно рассматривается как одна из возможных причин явления гистерезиса при капиллярной конденсации. Однако для вдавливания ртути этот эффект отсутствует. Изучение условий воспроизводимого опорожнения пор от вдавленной ртути и анализ результатов подобных опытов имел бы важное значение для дополнительной информации об особенностях пористой структуры адсорбентов. [c.266]

    Гистерезис является также причиной того, что краевой угол, образуемый при натекании жидкости, обычно гораздо больше, чем при оттекании. Последнее явление можно наблюдать, когда капли дождя стекают не по слишком чистому оконному стеклу, при этом капли как бы задерживаются и снизу образуют гораздо больший краевой угол, чем сверху. [c.159]

    Причины гистерезиса в твердом топливе не установлены. Предполагают, что это явление происходит в результате ухудшения смачивания из-за адсорбирования газов (азот, двуокись углерода или кислорода). [c.91]

    Даже в отсутствие указанных причин при первоначальной засыпке и утряске могут возникать локальные уплотнения, снижающие первоначальную порозность стационарного слоя ец, против расчетного для частиц данного типа. В отличие от идеальной кривой рис. 1.7, реальная кривая будет иметь вид, показанный на рис. 1.10, а, с горбом и гистерезисом. При первичном псевдо- [c.26]

    В реальном приводе могут возникать автоколебания, которые обычно недопустимы, так как они вызывают повреждения элементов привода и, кроме того, уменьшают точность управления объектом. Причины автоколебаний обнаруживаются при исследовании нелинейных моделей электрогидравлических приводов. Эти модели составляют с учетом одного или нескольких факторов, обусловливающих нелинейность уравнений. К таким факторам относятся гистерезис в магнитной системе электромеханического преобразователя, сухое трение в золотниковом распределителе, степенная зависимость расхода жидкости через распределитель от перепадов давлений на его окнах, сухое или смешанное трение [c.405]

    Случайными называют погрешности, появляющиеся в ходе эксперимента незакономерно причины и величину этих погрешностей заранее предвидеть невозможно. Обнаруживаются они при повторных измерениях одной и той же величины, произведенных, одними и теми же приборами в одних и тех же условиях результаты измерений отличаются один от другого. Случайными являются главным образом погрешности отсчетов показаний приборов. Возможны также случайные погрешности приборов, обусловленные гистерезисом, трением в механизмах и другими причинами. [c.30]

    Сложность конфигурации порового пространства м. б. причиной капиллярного гистерезиса, проявляющегося в том, что кол-во удерживаемой жидкости зависит не только от значения pjp,, но и от того, достигнуто ли данное состояние в ходе конденсации пара (кривая 1 на рис ) или же [c.308]

    В кислой среде, если отсутствуют предпосылки для укрупнения коллоидных частиц, вязкость с изменением значений pH близка к постоянной величине. В противоположность этому, в щелочной среде (см. рис. 7.10,6), в зоне pH 10,5—11,5 имеет место аномальный рост вязкости, а при обратном подкислении образуется гистерезис вязкости. Причины возникновения этой аномалии и ее обратимости еще не установлены. Известно, однако, что такое увеличение вязкости лигносульфонатов не сопровождается их явной коагуляцией. Это является следствием расширения двойного электрического с оя вокруг укрупненных частиц. Действительно, характер изменения электрофоретической скорости в этой зоне pH совпадает с кривой вязкости. В точке максимума вязкости скорость электрофореза сульфитно-дрожжевой бражки достигла 8 мкм/с против 5 мкм/с при pH 7. [c.237]

    Как уже было показано, эффективная вязкость бингамовской вязкопластичной. жидкости зависит от скорости сдвига, так как структурная составляющая эффективной вязкости образует уменьшающуюся с увеличением скорости деформации часть общего сопротивления сдвигу. Вязкость тиксотропной жидкости зависит от длительности воздействия касательного напряжения, а также от скорости сдвига, так как структурная вязкость изменяется во времени в соответствии со сдвиговой предысторией лидкости. По этой причине тиксотропные системы называют жидкостями с памятью . Будет ли бингамовская вязкопластичная жидкость тиксотропной, зависит от состава и электрохимических условий. Быстро выявить тиксотроп-ность жидкости можно с помощью ротационного вискозиметра, снабженного координатным графопостроителем, путем повышения, а затем снижения частоты вращения ротора. Если на диаг-р15мме появляется петля гистерезиса, жидкость тиксотропна. [c.183]

    Справа от формул указаны индексы фаз, которые присутствуют и в обычном, и в пленочном состоянии. Экспериментальным подтверждением того, что одна и та же трехфазная система может иметь несколько углов смачивания, является гистерезис смачивания — зависимость величины утла смачивания от того, из какого состояния капля пришла к равновесию — от угла большего, чем равновесный, или меньшего (угол натекания и угол оттекания). Другая известная причина гистерезиса смачивания — шероховатость поверхности. [c.566]


    Эта точка зрения была затем развита Баррером и сотр. [28]. Эти авторы связывали гистерезис с переходными углами внутри пор, например, с сфероидальными полостями (рис. 81, бив) и бутылкообразными полостями, а не с У-образными порами. В работе [28] отмечается также, что гистерезис может быть обусловлен причинами, отличными от капиллярности, например структурными изменениями адсорбента. [c.171]

    Равновесное значение угла смачивания устанавливается через определенный, иногда весьма продолжительный период времени (рис. II 1.22). Одной из причин замедленного установления равновесного угла смачивания является гистерезис. Различают кинетический и статический гистерезис смачивания. Наличие гистерезиса смачивания эквивалентно появлению дополнительной силы трения, действующей по контуру и тормозящей продвижение [c.108]

    Рисунок 2 иллюстрирует явление гистерезиса капиллярной конденсации в системе плоских щелей. Здесь кривая 2 рассчитана по уравнениям (13) и (14) нашей работы. Она определяет значения П или p/psJ при которых происходит опорожнение щелевой поры. При этом учтено, что отступающий при опорожнении поры мениск соприкасается с пленкой. Именно по этой причине для расчета кривой 2 использованы уравнения (13) и (14), относящиеся к случаю равновесия мениска с пленкой. [c.208]

    Имеется несколько причин гистерезиса смачивания. Из них чаще всего упоминают шероховатость поверхности подложки. Кроме того, причинами гистерезиса считают проникновение смачивающей жидкости в объем твердого тела и загрязнение поверхности [423—438]. [c.109]

    Скорость разрастания трещин в большей степени зависит от гистерезисных свойств резин. Гистерезис наполненных каучуков выше, чем ненаполненных. Причинами повышенного гистерезиса являются энергия, выделяющаяся при разрыве физических связей между частицами наполнителя и каучуком, и заторможенность движения полимерных цепей у поверхности частиЦ наполнителя. [c.267]

    Здесь могут сказываться также и гистерезисные явления, которые характерны для растворения и осаждения всех полимеров с большими энергиями межмолекулярного взаимодействия. Однако более правильно считать причиной подобного гистерезиса частичную кристаллизацию полимера. С этой точки зрения оказалось целесообразным провести более детальное исследование других систем с участием ПВС и особенно систем, дающих студни. [c.108]

    Для проверки этого были изготовлены модельные образцы со специально созданным микрорельефом, который изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа [103]. Удалось обнаружить, что гистерезис угла смачивания Аф, оцениваемый по разности углов смачивания при натекании ф и оттекании ф , возрастает на 15—25° нри растяжении пленки тефлона, в то время как с учетом микрорельефа эта величина должна была бы составить всего 6—10°. На этом основании был сделан вывод о том, что анизотропия шероховатости не может быть причиной наблюдаемого эффекта [112]. Очевидно, анизотропию смачивания деформированных полимеров следует объяснять [111] зависимостью поверхностной энергии твердого тела от деформации. Поскольку поверхностная энергия тензорная величина, это объяснение вполне убедительно. Согласно [112], анизотропия смачивания может быть вызвана анизотропией механических свойств деформированной подложки и, следовательно, анизотропией нормальной компоненты поверхностной энергии, а также анизотропией силового поля вокруг ориентированных макромолекул. Обнаруженная зависимость смачивания от деформации представляет несомненный теоретический и практический интерес. [c.121]

    ПОД воздействием небольшой вибрации, неизбежной в любой лаборатории. В таких системах гистерезис обусловливается либо, как отмечено выше, загрязнениями поверхности, либо другими причинами, обсуждаемыми ниже. [c.281]

    Причина подобного гистерезиса напряжений в сыпучей среде заключается в наличии сил трения между частицами. Именно по этой причине может возникнуть неопределеиность в решении задачи в рамках ее традиционной постановки. В рассмотренном примере Ох = onst в пределах изменения Ог от az(A) до аг В). И мы не сможем определить точное значение Oz при известном Ох, не зная предыстории формирования сыпучей среды. В рамках известной теории можно определить только предельные значения Сг. [c.11]

    В. Кипение в трубах. В соответствии с общей наблюдаемой закономерностью, согласно которой обработка поверхности при кипении в случае конвекции оказывает меньшее влияние, чем в большом объеме, различные обработки поверхности, о которых речь шла выше, имеют относительно небольшое воздействие на кипение в трубах. Конечно, основная причина заключается в том, что трудно изменить внутренние поверхности. Пористые поверхности не повышают высокие потоки при кипении недогретой жидкости, однако исключается гистерезис кривой кипения для хладоагентов [23]. Различные типы шероховатых поверхностей увеличивают Q в случае недогретой жидкости только на 10% [24]. [c.425]

    Изотермы сорбции паров воды древесиной представлены на рис. 10.1. При поглощении гифоскопической влаги наблюдается характерный гистерезис — отставание обратного процесса десорбции от прямого процесса сорбции, то есть кривая сушки отстает от кривой увлажнения. Вследствие гистерезиса при данной относительной влажности воздуха равновесная влажность древесины будет ниже при достижении ее в процессе сорбции, чем при десорбции. Явление гистерезиса, по-видимому, обусловлено рядом причин, вследствие чего его трактовка неоднозначна. Изотермы сорбции паров воды компонентами древесины и образцами целлюлозы различного происхождения имеют аналогичную форму, различаясь только значениями предела гигроскопичности. С увеличением температуры сорбция воды и гистерезис уменьшаются. [c.264]

    Расхождение кривых / и 2 (гистерезис) указывает на то, что для достижения одной и той же равновесной влажности величина ф воздуха при увлажнении материала должна быть больше, чем при сушке последнего. Вероятной причиной гистерезиса является попадание воздуха в капилляры высушенного материала и его сорбция стенками капилляров. В результате этого при последующем увлажнении материала уменьшается его смачиваемость влагой и для вытеснения воздуха из капилляров требуется болынее парциальное давление водяного пара нли большая величина ф (изотерма сорбции 2 расположена выше изотермы ]).  [c.591]

    Результаты исследований показывают, что при пластовой температуре структурно-механические свойства девонской нефтн проявляются слабо. Они усиливаются с понижением температуры нефти. Это является причиной интенсивного роста вязкости и снижения подвижности нефти. При температуре 25° С подвижность нефти оказывается особенно низкой. Здесь также отмечается гистерезис подвижности даже при градиентах давления выше 0,1 кгс/см 2, м. Это обусловлено влиянием парафинов на фильтрацию нефти. [c.10]

    Характер наблюдаемых изменений позволяет понять их причину. Прежде всего, необходимо обратить внимание на принципиально иной, по сравнению с феррожидкостями, характер зависимости намагниченности суспензий от напряженности поля — наличие гистерезиса. Гистерезис — это несовпадение зависимостей свойства (намагниченности) от параметра состояния (напряженности поля), получаемых при увеличении и при уменьшении значения параметра состояния. Гисте-резис намагниченности наглядно представляется в виде петли гистерезиса (рис. 3.73). Намагничивание суспензии однодоменных частиц магнитно-жесткого материала при напряженности магнитного поля меньшей, чем коэрцитивная сила частиц, возможно только путем механического поворота частиц в магнитном поле достаточно большой напряженности Я. Она должна быть такой, чтобы крутящий момент [тН], действующий на частицу со стороны магнитного поля, превысил момент [c.665]

    При работе с такими смесями холодильщик не сможет определять температуру хладагента в испарителе или конденсаторе по показаниям манометра (как он мог это делать при работе с R12, R22 и R502) по причине неоднозначности соотношения давление-температура из-за известноготемпературного гистерезиса. [c.336]

    Существенно повысились требования к качеству работы датчиков, регуляторов, исполнительных механизмов и пр., так как такие явления, как смещение контрольной точки регуляторов, гистерезис исполнительных механизмов и другие причины, онихапцие качество работы аппаратуры, немедленно приводят к срабатыванию сигнализации. [c.38]

    Рассмотрим результаты многократного измерения адсорбции—десорбции воды на К-, Ы- и Са-образцах со все увеличивающимся конечным относительным давлением (см. рисунок). Характерной особенностью полученных таким образом изотерм является совпадение в первых циклах их адсорбционных и десорбционных ветвей. Лишь после достшкения р р = = 0,65 на изотермах наблюдается необратимый гистерезис. Эти результаты получают простое объяснение, если предположить, что нежесткость субмикроскопической структуры каолинита является причиной появления аномальной гистерезисной петли на изотермах сорбции. [c.74]

    Полученные величины Wo (0,0282 ч- 0,0293 см /г) значительно отличаются от объема воды, соответствующего адсорбции в первом слое [2]. Причиной недозаполнения адсорбционного пространства, кроме различия природы адсорбатов (бензола и воды), может быть также активационный эффект. На последнее обстоятельство указывает сильное влияние следов воды на положение точки начала гистерезиса при адсорбции бензола на монтмориллоните (см. [4]). Возможно, что уход петли гистерезиса в область низких р/р вызывается также активационным эффектом (энергетический барьер для выхода из пор превышает последний для входа в них вследствие неодинаковых условий протекания адсорбционных и десорбционных процессов). [c.277]

    Размягчение, вызванное предшествующей деформацией, также тесно связано с рассеянием энергии или гистерезисом. Гистерезис в наполненных вулканизатах может быть вызван рядом причин, из которых, согласно Маллинзу [270], наиболее важны следующие 1) разрушение вторичных образований частиц наполнителя 2) перестройка молекулярной сетки без разрушения ее структуры 3) разрушение структуры сетки разрыв связей наполнитель — каучук или поперечных связей молекулярной сетки. Все эти процессы могут происходить одновременно. Однако разрушение структуры сетки, обусловленное разрывом связей между каучуком или наполнителем или разрушением поперечных связей, незначительно влияет на рассеяние энергии при малых и умеренных деформациях. В основе сеточных теорий усиления, рассмотренных Бики [536], лежит положение о том, что между цепями каучука и частицами усиливающего наполнителя существуют прочные связи и что неподвижные узлы сетки, образованные такими связями, оказывают влияние на механические свойства резины. Степень этого влияния зависит главным образом от числа связей и их прочности, а также от подвижности частиц наполнителя в среде каучука. Для [c.267]

    Причины гистерезиса можно разбить на три группы. Во-первых, вполне очевидно, что загрязнение поверхности твердого тела или жидкости должно способствовать гистерезису. Предположим, например, что поверхность твердого тела первоначально загрязнена некоторым количеством масла. При контакте с водой значительная часть масла растечется по ее поверхности, в результате освобождающаяся от воды поверхность твердого тела при измерении угла оттекания имеет более низкое значение л или более высокое значение чем свежая поверхность, на которую вначале натекала жидкость. Анализ уравнения (УП-18) показывает, что при этом угол оттекания становится меньше угла натекания. Работая с графитом и тальком, Фоуке и Гаркинс [30] показали, что тщательная очистка поверхностей жидкости и твердого [c.279]

    Деттр и Джонсон [47] (см. также работу Гуда [44]) рассмотрели модель поверхности, покрытой синусоидальными бороздками (см. рис. УИ-8), концентрическими с каплей сферической формы (т. е. влияние силы тяжести в данном случае не учитывается). Минимизация свободной поверхностной энергии (которая, согласно уравнению Юнга, определяет локальный краевой угол) приводит к конфигурации капли с кажущимся краевым углом вг, соответствующим уравнению (УП-31). При последовательном изменении формы капли постоянного объема вследствие движения ее фронта через выступы поверхности свободная энергия системы проходит через максимум. Фактическая высота энергетических барьеров при этом довольно мала, но все же наличие этих барьеров позволяет предполагать, что причиной гистерезиса в данной системе является недостаточность макроскопической колебательной энергии капли для их преодоления. Более количественные, но в общем такие же по смыслу аргументы в пользу рассматриваемой модели приводят Бикермзн [39], Шаттлуорс и Бэйли [43] и Шварц и Минор [48]. [c.280]

    В данном обзоре изменения объема, имеющие место при адсорбции, рассматриваются с точки зрения тех сведений, которые они могут дать о процессе физической адсорбции. В настоящее время хорощо известно, что при соответствующих условиях физическая адсорбция может реализоваться далеко за пределами монослоя (где заполнение 8 = 1) с образованием полимолекулярных слоев [78]. В области полимолекулярной адсорбции процесс формально описывают как физическую адсорбцию, но фактически он более сходен с процессами конденсации, которые протекают при переходах пара (в объеме) в жидкость. Когда полимолекулярная адсорбция происходит на адсорбентах с мелкими порами, имеет место процесс капиллярной конденсации [79]. Его связывают с гистерезисом на изотермах и, так как последние необратимы, применение термодинамики в этой области весьма затруднительно. Мак-Интощ с сотрудниками [67—69] использовал весьма интересным способом данные об изменении объема при адсорбции и получил больще сведений о гистерезисе, чем можно было бы получить на основании одних изотерм. Явление гистерезиса, интересное само по себе, по-видимому, мало связано с адсорбционными эффектами, наблюдающимися при заполнениях, меньших единицы, и зависит от характера пористости адсорбента. Как по этой причине, так и потому, что оно, по-видимому, в значительной степени является неспецифическим по своей природе, мы не будем здесь вдаваться в более подробное рассмотрение. [c.262]


определение гистерезиса по The Free Dictionary

.

hys·ter·e·sis

 (hĭs′tə-rē′sĭs) сущ. пл. hyster·e·ses (-sēz)

Отставание следствия от его причины, например, когда изменение магнетизма тела отстает от изменений магнитного поля.


[греч. husterēsis, недостаток , от husterein, , чтобы прийти позже , от husteros, , поздно ; см. ud- в индоевропейских корнях.]

истерический (-rĕtĭk) прил.

Словарь английского языка American Heritage®, пятое издание. Авторские права © 2016, издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

гистерезис

(ˌhɪstəˈriːsɪs) n

(общая физика) физика отставание переменного свойства системы от производимого ею эффекта при изменении этого эффекта, особенно явление, при котором плотность магнитного потока Ferromagnetic материал отстает за изменением внешнего магнитного поля напряженности

[C19: от греческих Husterēsis прийти после HusteroS прийти после]

ADJ

ˌˌysteretically ADV

Collins English Словарь — полное и небрежное, 12-е издание 2014 © Harpercollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003, 2006, 2007, 2009, 2011, 2014 гг.

HYS • TER • E • SIS

(ˌhɪs Təri Sɪs)

N.

запаздывание реакции организма на изменения сил, особ. магнитные силы, действующие на него.

[1795–1805; hysterēsis дефицит, состояние отставания или позднего = hysterē-, вариант s. of hystereîn опаздывать, отставать, v. производное от hýsteros отставать + -sis -sis]

hys`ter•etʻic (-ˈrɛt ɪk) прил.

Random House Словарь Kernerman Webster’s College Dictionary, © 2010 K Dictionaries Ltd.Copyright 2005, 1997, 1991 Random House, Inc. Все права защищены.

ТезаурусАнонимыРодственные словаСинонимы Легенда:

Существительное 1. причина его отставание от 9001; особенно явление, при котором магнитная индукция ферромагнитного материала отстает от изменяющегося магнитного поля. Физическое явление — природное явление, связанное с физическими свойствами материи и энергии0, коллекция клипартов Farlex. © 2003-2012 Принстонский университет, Farlex Inc.

Переводы

Hystereesi

SEEDNI Segulheldni

Isterisi

히히테리 시시

Что такое гистерезис? Определение и примеры

Гистерезис означает медленное реагирование, отставание, замедление действия при изменении сил, действующих на тело. В экономике это относится к отсроченным эффектам чего-либо.Например, по мере роста безработицы люди привыкают к более низкому уровню жизни. По мере того, как они приспосабливаются к более низкому уровню жизни, они теряют решимость стремиться к уровню жизни, к которому стремились раньше. После периода безработицы становится более социально приемлемым быть безработным или оставаться безработным.

Поскольку безработные постепенно теряют самодисциплину, уверенность в себе и мотивацию, необходимые для того, чтобы добраться до рабочего места и выполнять рабочие обязанности, они остаются в своем безработном состоянии, даже когда экономика восстанавливается и количество вакансий увеличивается.

В развитой экономике этот гистерезис может усугубляться государственными пособиями, которые получают безработные – если ты на пособии, легче остаться без работы.

Гистерезис — это запаздывание между причиной и следствием.

В экономике это ситуация, возникающая, когда историческое событие влияет на то, что произойдет в будущем. Любое нарушение в экономике страны приведет к эффекту просачивания, и эта проблема сохранится надолго.Это продление эффекта известно как эффект гистерезиса.

«Гистерезис», используемый во многих дисциплинах

Термин используется в экономике, технике, химии и физике. Например, если вы что-то нажимаете, оно уступает. Но когда вы отпустите его, он может не вернуться полностью или сразу. Если это не так, это показывает гистерезис.

В физике этот термин обычно применяется к магнитным материалам — магнит может иметь несколько возможных магнитных моментов в данном магнитном поле, в зависимости от того, как поле менялось в прошлом.

Феномен гистерезиса существует и в биологии. Биофизик Хамид Р. Нури из Центрального института психического здоровья (Zentralinstitut für Seelische Gesundheit) в Мангейме, Германия, написал в своей публикации — «Феномен гистерезиса в биологии» :

.

«Возникновение явлений гистерезиса традиционно связывают с механическими и магнитными свойствами материалов. Однако недавние исследования динамики биологических процессов предполагают поведение, подобное переключателю, которое можно описать с помощью математических моделей гистерезиса.

После рецессии в начале 1980-х годов безработица превысила 3 ​​миллиона человек. Однако безработица продолжала расти в течение многих лет после начала подъема – имел место эффект гистерезиса. Во время довольно слабого восстановления после рецессии 2008 года безработица снизилась гораздо раньше. На этот раз рынок труда Великобритании был значительно более гибким. Наблюдался низкий рост заработной платы и увеличение числа неполной и временной занятости, а также самозанятых. (Изображение: адаптировано из economicshelp.орг)


Этимология гистерезиса

Согласно онлайн-словарю этимологии , слово со значением «отставание одного или двух связанных явлений от другого» впервые появилось в английском языке в Великобритании в 1881 году.

Оно произошло от греческого Hysteresis , что означает «недостаток, недостаток», который произошел от греческого Hysteros , что означает «позже, второй, после».

Этимология – наука о происхождении слов.Этимологом является человек, специализирующийся на этимологии.

Термин был придуман около 1890 года сэром Джеймсом Альфредом Юингом (1855-1935), шотландским физиком и инженером, наиболее известным своими работами по изучению магнитных свойств металлов.

Производительность экспорта зависит от причинно-следственной задержки. Из-за фиксированных транспортных расходов может потребоваться некоторое время или большой толчок для увеличения экспорта страны. Однако, как только переход осуществлен, экспорт продолжает расти благодаря собственному импульсу.

Пример гистерезиса из научной фантастики

Представьте, что вы находитесь на звездолете «Энтерпрайз», вымышленном космическом корабле из научно-фантастического сериала «Звездный путь». Вы и ваша команда только что идентифицировали злоумышленника — опасное инопланетное существо, которое, как вы знаете, поедает людей. Вы заманиваете его к шлюзу, а затем выбрасываете в космос, эффективно убивая.

Инопланетянину, как и людям и другим животным с Земли, необходимо дышать воздухом, чтобы остаться в живых. Но сейчас он в мертвом космосе.

Однако умирает не сразу, а примерно через одну-две минуты. Запаздывание между выбросом и смертью является гистерезисным: выброс является причиной, а смерть следствием . Гистерезис — это задержка (лаг) между причиной и следствием .

Видео – гистерезис

В этом видео мы видим соискателя, который проходит десятки собеседований. Становится ясно, что она пострадала от долговременных последствий экономического спада — она стала безработной, потому что ее навыки и уверенность в себе сильно ухудшились.


 

Что такое гистерезис? — Определение из WhatIs.com

Гистерезис, произносится как его-лест-э-сис, это склонность системы изменяться или реагировать, иногда постоянно, на основе временного воздействия или действия. Происходящее от греческого слова, означающего «остающийся», это явление используется для описания следствия, которое сохраняется даже после устранения причины.

Этот термин был введен сэром Джеймсом Альфредом Юингом, физиком и инженером из Шотландии, для описания научных компонентов, выполняющих функцию памяти, таких как элементы, магниты и организмы.Теперь применяемый ко многим различным областям, гистерезис может относиться к времени задержки, задержке или постоянству эффекта после действия. Понимание этого явления помогает профессионалам прогнозировать поведение материалов, систем и объектов.

Применение гистерезиса

Вычисления  — При добавлении к компьютерным алгоритмам и дизайну пользовательского интерфейса (UI) гистерезис используется для описания запаздывания между пользовательским вводом и выводом. Например, пользователь может навести указатель мыши на объект, который проецирует всплывающее окно, и всплывающее окно может оставаться на экране в течение нескольких секунд, даже если пользователь прокручивает его.Это также функция, реализованная в сервисе автоматического масштабирования Amazon Web Services (AWS).

Схема  — Для цепей необходимо добавить определенный гистерезис, чтобы предотвратить нежелательное быстрое переключение. Когда человек щелкает выключателем, гистерезис — это свойство, которое удерживает выключатель включенным, даже когда человек ушел.

Экономика  — Предприятия могут столкнуться с гистерезисом, когда предыдущее действие предсказывает будущие результаты. Это можно увидеть в периоды высокой/низкой безработицы, изменения цен на акции или крупных инвестиций.

Электрические системы  – Гистерезис часто используется в системах управления различными приборами/электроникой для фильтрации выходной скорости. В термостатах вместо автоматической регулировки температуры одним импульсом принцип гистерезиса медленно вносит изменения в окружающую среду, пока цензор не обнаружит желаемый эффект.

Маркетинг- Для специалистов по маркетингу гистерезис может относиться к кампании или рекламной акции, которая вызывает затяжной рост продаж или вовлеченности даже после того, как усилия закончились.

Материалы  — При изучении определенных областей материалов гистерезис возникает, когда на объект влияет его прошлое состояние. Например, когда магнит активируется другим магнитом, часть их намагниченного выравнивания останется после разделения. Применительно к давлению внутри воздушных шаров материал объекта по-разному реагирует после того, как его надули или сдули.

Что такое гистерезис?

Гистерезис задан

Согласно Merriam-Webster, гистерезис — это «отставание физического воздействия на тело от его причины (как от изменившихся сил и условий)».Когда на объект воздействуют внешние силы, этот объект либо немедленно возвращается в исходное состояние, либо, что более вероятно, каким-то образом изменяется или проявляет свойства от предыдущих деформаций.

Представьте, что вы берете скрепку и сгибаете ее. Если вы согните его достаточно сильно, он, вероятно, не вернется к своей первоначальной форме. Благодаря материалу, из которого она изготовлена, скрепка сохраняет свою новую форму; форма скрепки зависит от ее истории.

Гистерезис в измерении давления

Многие датчики давления имеют диафрагму, которая отклоняется при воздействии на нее давления.Диафрагмы внутри преобразователей с переменной емкостью изгибаются по направлению к неподвижному электроду или от него. Изменения расстояния между диафрагмой и электродом также изменяют емкость датчика, преобразуя это значение в электрический сигнал.

На рисунке справа показана петля гистерезиса. Когда к датчику прикладывается давление, он выдает электрический сигнал. Когда давление больше не применяется, диафрагма не сразу возвращается в исходное положение и отстает, прежде чем вернуться в исходное положение.

БЛОГ SETRA: 3 конструктивных фактора, которые упускают из виду при выборе преобразователя давления.

Целостность этой диафрагмы имеет решающее значение для точности датчика. Гистерезис зависит от материала объекта; Если диафрагма изготовлена ​​из некачественных материалов, ее точность со временем может резко измениться.

Для правильной и безопасной работы в большинстве приложений для испытаний и измерений требуются высокоточные датчики давления. Мембраны в датчиках для этих приложений изготавливаются из нержавеющей стали и часто проходят термообработку для сохранения прочности и структурной целостности.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы узнать, почему нержавеющая сталь, из которой изготовлены ваши датчики, имеет большое значение.

Что такое гистерезис? – Блог Digilent

Гистерезис окружает нас повсюду. Его эффекты можно найти во многих дисциплинах, таких как экономика и биология, но особенно в инженерии и физике. Но что это? Как мы это используем? Давайте немного покопаемся, чтобы узнать.

 

Согласно Merriam-Webster, гистерезис определяется как «замедление действия при изменении сил, действующих на тело.Также «отставание физического воздействия на тело от его причины».

 

Википедия дает немного другое определение: «зависимость вывода системы не только от ее текущего ввода, но и от ее истории прошлых вводов».

График гистерезиса резкой кривой триггера Шмитта. Алессио Дамато из Викисклада.

Так что же это на самом деле тогда? Я думаю, что лучший способ объяснить это на нескольких примерах.

 

Все мы знаем, что кусок железа, как и гвоздь, можно намагнитить, приложив соответствующую силу.После намагничивания он остается таким, но его также можно размагнитить, если приложить соответствующую противодействующую силу. Он переходит из одного состояния в другое, помещая его в магнитное поле. Но это не приводит к немедленному изменению ногтя. Атомным диполям требуется время, чтобы изменить свою ориентацию, чтобы выровняться с магнитным полем. Если вы удалите гвоздь до того, как диполи закончат движение, он не будет полностью намагничен, если вообще будет. Если вы оставите его достаточно долго, гвоздь намагнитится и не изменится, если вы не поместите его в магнитное поле с противоположной ориентацией (просто переверните его конец в конец).Нельзя намагнитить гвоздь без посторонней силы или если он уже намагничен, и нельзя его размагнитить без посторонней силы или если он уже размагничен. Гистерезис.

 

Другим примером является фазовый переход из твердого состояния в жидкое в материале, называемом агаром, который получают из водорослей. Он обычно используется в качестве ингредиента азиатских десертов и в качестве субстрата в чашках Петри для микробиологических исследований. Он также используется на муравьиных фермах в качестве заменителя песка и источника питательных веществ, потому что он прозрачен и позволяет наблюдать за колонией.Он затвердевает при температуре от 32° до 40°C, но плавится при 85°C. Это означает, что при температуре от 40° до 85°C его нынешняя фаза зависит от того, было ли оно ранее твердым или жидким. Если вы расплавите его при 85°C, а затем охладите, то при охлаждении до 60°C он станет жидкостью. Но если он затвердеет при 40°C, он останется твердым и при нагревании до 60°C. Странно, я знаю, но это гистерезис.

 

Последний пример — термостат в вашем доме. Вы устанавливаете его на любое удобное значение, скажем, 20 ° C (68 ° F), а затем уходите.Система определяет текущую температуру, а затем включает или выключает ее в зависимости от того, нужно ли повысить или понизить температуру в помещении. Допустим, она начинается при 15°C. Он включается и начинает греться. Как только он достигает 20 ° C, он не сразу выключается, а продолжает работать в течение короткого времени и вместо этого поднимает температуру до 21 ° C. Затем он выключается, и комната начинает охлаждаться. Как только он снова достигает 20°C, он не сразу включается, а вместо этого ждет, пока комната не остынет еще на один градус до 19°C.Затем система включается, и цикл начинается снова. Существует задержка реакции на температуру окружающей среды, которая запрограммирована в системе. Это предотвращает быстрое включение и выключение системы при температуре около 20°C.

 

Так как мы можем его использовать? Конечные автоматы, вероятно, являются самым простым и очевидным примером. Они контролируют большой процент вещей вокруг нас, которые зависят от знания прошлого состояния системы, чтобы определить, что делать дальше. Ваш термостат вполне может использовать последовательную логику в качестве конечного автомата, но, вероятно, самым простым примером является торговый автомат.Когда вы добавляете монеты, он отслеживает, сколько было добавлено, а затем выдает ваш выбор после достижения порога.

 

Гистерезис — это то, с чем мы сталкиваемся каждый день. Он контролирует, когда выключается индикатор указателя поворота, когда торговый автомат выплевывает шоколадную смесь, отпирает ли код цифрового замка ваш сейф или нет, а также тот факт, что жесткий диск вашего компьютера даже функционирует. Он есть везде, и слава богу.

гистерезис — определение и значение

  • Такие системы часто демонстрируют гистерезис , то есть несколько состояний для одних и тех же параметров системы, но в каком состоянии вы находитесь, зависит от истории, т.е.д., начальные условия.

    Это «Исправление» в Кодексе ГИСС « Климатический аудит

  • Так называемый гистерезис ледяного покрова , или сопротивление изменениям, сейчас вызывает сомнения.

    Научный американец

  • Так называемый гистерезис ледяного покрова , или сопротивление изменениям, сейчас вызывает сомнения.

    Научный американец

  • Эта промежуточная область ввода представляет собой мертвое пространство, в котором нет ответа, свойство, называемое гистерезисом , это похоже на люфт в механической связи.

    Действия LearnHub

  • Если требуется высокая чувствительность, гистерезис может стать проблемой, но во многих схемах это полезное свойство.

    Действия LearnHub

  • Экономисты используют термин « гистерезис », чтобы описать эту динамику, при которой чем дольше рабочие остаются без работы, тем больше снижается их квалификация.

    Безработица подстегивает трансатлантический раскол в политике

  • В 1986 году Саммерс написал влиятельную статью о « гистерезисе » безработицы.

    Wonkbook: «Обещание» Республиканской партии; нет голосования по снижению налогов; DISCLOSE получает еще один шанс

  • Саммерс этого не скажет, но, если не считать полной переделки экономики «свободного рынка», скорее всего, ничего, и, возможно, это будущее Америки с растущими миллионами, постоянно принадлежащими к низшему классу, в то время как немногие элиты наверху становятся богаче, пока однажды « гистерезис » вскидывает систему в разрушительной конвульсии, старая модель уходит со сцены, и все уже не по-старому.

    Бюро переписи населения США подтверждает рост бедности, падение доходов и рост числа незастрахованных

  • Саммерс этого не скажет, но, если не считать полной переделки экономики «свободного рынка», скорее всего, ничего, и, возможно, это будущее Америки с растущими миллионами, постоянно принадлежащими к низшему классу, в то время как немногие элиты наверху становятся богаче, пока однажды « гистерезис » система разрывается в разрушительной конвульсии, старая модель уходит со сцены, и все уже не по-старому.

    Печать: Бюро переписи населения США подтверждает рост бедности, падение доходов и рост числа незастрахованных

  • На содержание влаги в равновесии с данной относительной влажностью также влияет так называемый эффект гистерезиса .

    Глава 7

  • Что такое гистерезис? – Доктор Хит

    Когда вы видите график двух зависимых переменных, где кривая образует петлю или «глаз», вы, вероятно, видите некоторую форму гистерезиса.Это явление происходит в магнетизме (магнитном потоке), перезаряжаемых батареях (эффект «памяти») и является характерной и преднамеренной конструктивной особенностью любого термостата, будь то более старый механический (биметаллический) тип или современный электронный тип. Гистерезис термостата является дискретным, потому что выход может принимать только два состояния: нагрев включен и нагрев выключен.

    Дискретный гистерезис термостата

     

    На изображении выше видны типичные характеристики системы с гистерезисом.Когда температура падает (синяя кривая) и достигает нижнего предела гистерезиса (T low ), термостат требует нагрева (выход = вкл.). По мере повышения температуры (красная кривая) она в конечном итоге достигает высшей точки (T high ), и термостат снова отключается. Для любой заданной температуры в пределах диапазона гистерезиса выход может иметь два состояния — включено или выключено — в зависимости от направления кривой.

    Ширина гистерезиса (дельта) является важным свойством.Различные марки и модели термостатов могут вести себя по-разному. Некоторые более дорогие модели позволяют изменять низкие и высокие температуры, другие — нет. Чем меньше гистерезис термостата, тем чаще он будет включать печь. На следующей диаграмме показана система с гистерезисом термостата, равным 0,5°C или меньше. Печь работает каждые 10 минут.

    Температурные и печные циклы с малым гистерезисом

     

    С другой стороны, чем шире гистерезис, тем шире колебания температуры в доме.Даже небольшие изменения температуры могут восприниматься людьми как неприятные, поэтому выбор термостата с большим гистерезисом только из-за потенциальной экономии энергии может быть не лучшим выбором. Следующая диаграмма была записана в доме со старым термостатом, возможно, механической биметаллической модели, с гистерезисом, который вызывает температурный диапазон примерно 4°C. Это очень заметное изменение температуры. Следовательно, печь работает намного реже, всего один или два раза в час.

    Температурные и печные циклы с большим гистерезисом

     

    На данный момент у доктора Хита нет данных, которые могли бы предложить оптимум для гистерезиса термостата. Понятно, что частые циклы печи снижают КПД, потому что во время и сразу после растопки печь в первую очередь нагревает себя и теплопроводы, а это потери энергии. С другой стороны, печи предназначены для эффективного поддержания заданной температуры в доме, а не для обогрева или охлаждения помещения в широком диапазоне температур.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.