Qu'est-ce que l'hystérésis, quels sont les avantages et les inconvénients de ce phénomène
Définition d'un concept
Le mot "hystérésis" a des racines grecques, il se traduit par un retard ou un retard. Ce terme est utilisé dans divers domaines de la science et de la technologie. D'une manière générale, le concept d'hystérésis se distingue par le comportement différent du système sous des influences opposées.
Cela peut être dit en termes plus simples. Supposons qu'il existe une sorte de système qui peut être influencé dans plusieurs directions. Si, en agissant sur lui dans le sens avant, après la terminaison, le système ne revient pas à son état d'origine, mais est installé dans un état intermédiaire, alors pour revenir à son état d'origine, il est nécessaire d'agir dans une autre direction avec une certaine force. Dans ce cas, le système présente une hystérésis.
Parfois, ce phénomène est utilisé à des fins utiles, par exemple, pour créer des éléments qui fonctionnent à certaines valeurs de seuil des forces agissantes et pour les régulateurs. Dans d'autres cas, l'hystérésis est préjudiciable, pensez-y en pratique.
Hystérésis en génie électrique
En génie électrique, l'hystérésis est une caractéristique importante pour les matériaux à partir desquels les noyaux des machines et appareils électriques sont fabriqués. Avant de poursuivre avec les explications, regardons la courbe de magnétisation du noyau.
Une image sur un graphique de ce type est également appelée boucle d'hystérésis.
Important! Dans ce cas, nous parlons de l'hystérésis des aimants phéromagnétiques, il s'agit ici d'une dépendance non linéaire de l'induction magnétique interne du matériau de l'amplitude de l'induction magnétique externe, qui dépend de l'état précédent de l'élément.
Lorsque le courant passe à travers un conducteur autour de ce dernier, un champ électrique. Si vous enroulez le fil dans une bobine et faites passer du courant à travers elle, vous obtenez un électro-aimant. Si vous placez un noyau à l'intérieur de la bobine, son inductance augmentera, ainsi que les forces qui se produisent autour d'elle.
Pourquoi l'hystérésis dépend-elle? En conséquence, le noyau est en métal, ses caractéristiques et la courbe d'aimantation dépendent de son type.
Si vous utilisez, par exemple, de l'acier trempé, l'hystérésis sera plus large. Lors du choix des matériaux dits magnétiques doux - le calendrier sera réduit. Qu'est-ce que cela signifie et à quoi cela sert-il?
Le fait est que lorsqu'une telle bobine fonctionne dans un circuit à courant alternatif, le courant circule dans un sens ou dans l'autre. En conséquence, et les forces magnétiques, les pôles se retournent constamment.Dans une bobine sans noyau, cela se produit en principe en même temps, mais les choses sont différentes avec le noyau. Il est progressivement magnétisé, son induction magnétique augmente et atteint progressivement une section presque horizontale du graphique, appelée la section de saturation.
Après cela, si vous commencez à changer la direction du courant et du champ magnétique, le noyau devra être magnétisé. Mais si vous coupez simplement le courant et supprimez ainsi la source du champ magnétique, le noyau restera toujours magnétisé, mais pas autant. Dans le tableau suivant, il s'agit du point «A». Afin de le démagnétiser à son état initial, il est nécessaire de créer une intensité de champ magnétique négative. C'est le point «B». Par conséquent, le courant dans la bobine devrait circuler dans la direction opposée.
La valeur de l'intensité du champ magnétique pour la démagnétisation complète du noyau est appelée force coercitive et moins elle est bonne, mieux c'est dans ce cas.
L'inversion de l'aimantation dans la direction opposée aura lieu de la même manière, mais déjà le long de la branche inférieure de la boucle. Autrement dit, lorsque vous travaillez dans un circuit à courant alternatif, une partie de l'énergie sera dépensée pour l'inversion de l'aimantation du noyau. Cela conduit au fait que l'efficacité du moteur électrique et du transformateur est réduite. En conséquence, cela conduit à son échauffement.
Important! Plus l'hystérésis et la force coercitive sont faibles, plus la perte d'inversion de magnétisation du noyau est faible.
En plus de ce qui précède, l'hystérésis est également caractéristique du fonctionnement des relais et autres dispositifs de commutation électromagnétiques. Par exemple, déclencher et tourner le courant. Lorsque le relais est désactivé, pour qu'il fonctionne, vous devez appliquer un certain courant. Dans ce cas, le courant de son maintien à l'état passant peut être bien inférieur au courant de commutation. Il ne s'éteindra que lorsque le courant descendra sous le courant de maintien.
Hystérésis en électronique
Dans les appareils électroniques, l'hystérésis porte principalement des fonctions utiles. Supposons que cela soit utilisé dans les éléments de seuil, par exemple, les comparateurs et les déclencheurs de Schmidt. Ci-dessous, vous voyez un graphique de ses états:
Cela est nécessaire dans les cas où l'appareil fonctionne lorsque le signal X est atteint, après quoi le signal peut commencer à diminuer et l'appareil ne s'éteint pas jusqu'à ce que le signal tombe au niveau Y. Cette solution est utilisée pour supprimer le rebond de contact, ingérence et des salves aléatoires, ainsi que dans divers contrôleurs.
Par exemple, un thermostat ou un contrôleur de température. Habituellement, son principe d'action est d'éteindre le dispositif de chauffage (ou de refroidissement) à un moment où la température dans la pièce ou un autre endroit a atteint un niveau prédéterminé.
Considérez deux options pour travailler brièvement et simplement:
- Pas d'hystérésis. Allumez et éteignez à une température donnée. Il y a des nuances ici. Si vous réglez le régulateur de température à 22 degrés et chauffez la pièce à ce niveau, dès que la pièce aura 22 ans, elle s'éteindra et lorsqu'elle retombera à 21, elle s'allumera. Ce n'est pas toujours la bonne décision, car votre appareil contrôlé s'allumera et s'éteindra trop souvent. De plus, dans la plupart des tâches de production domestiques et de nombreuses tâches, il n'est pas nécessaire d'avoir un support de température aussi clair.
- Avec hystérésis. Pour faire un certain écart dans la plage autorisée de paramètres ajustables, l'hystérésis est utilisée. Autrement dit, si vous réglez la température à 22 degrés, puis dès qu'elle est atteinte, le chauffage s'éteint. Supposons que l'hystérésis dans le contrôleur soit réglée sur un intervalle de 3 degrés, le réchauffeur ne fonctionnera à nouveau que lorsque la température de l'air descendra à 19 degrés.
Parfois, cet écart est ajusté à votre discrétion. Dans les conceptions simples, des plaques bimétalliques sont utilisées.
Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo utile qui vous indique ce qu'est l'hystérésis et comment vous pouvez l'utiliser:
Nous avons examiné le phénomène et l'application de l'hystérésis dans les circuits électriques.Le résultat est le suivant: dans un entraînement électrique et des transformateurs, il a un effet néfaste, et dans l'électronique et divers régulateurs, il trouve également une application utile. Nous espérons que les informations fournies vous ont été utiles et intéressantes!
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