Гистерезис терморегулятора что это?

Гистерезис является комплексным понятием процессов, происходящих в системах и веществах, которые способны в себе накапливать различную энергию, при этом скорость и интенсивность ее нарастания отличается от кривой ее убывания при снятии воздействия. В переводе же с греческого языка понятие гистерезис переводится как отставание, поэтому и понимать его следует как запаздывание одного процесса по отношению к другому. При этом совсем необязательно, чтобы эффект гистерезиса был характерен только магнитным средам.

Оглавление:

Это свойство проявляется во многих других система и средах:

• гидравлике;
• кинематике;
• электронике;
• биологии;
• экономике.

Особенно часто используют понятие при осуществлении регулирования температурных режимов в системах отопления.

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.

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 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.

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.

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 .

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.

Читайте также:  Ложки из мельхиора польза и вред

—> —>Меню сайта —>

—> —>Форма входа —>

—> —>Категории раздела —>

—> —>Поиск —>

—> —>Наш опрос —>

—> —>Друзья сайта —>

—> —>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;

Читайте также:  Токарное приспособление для глубокого сверления отверстий

Что такое гистерезис в температурах и давлениях?

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.

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).

Читайте также:  Кованые перила для крыльца частного дома фото

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

Что означает понятие автоматизация твердотопливного котла. В основном это поддержание нужного значения мощности, которое нужно для получения постоянной температуры теплоносителя в котле. Мощность твердотопливного котла изменяется путем увеличения или уменьшения подачи воздуха в топку. При естественной тяге — это изменение положения заслонки в нижней двери котла. Выставив заслонку в одном положении вручную, мы будем иметь одинаковое поступление воздуха в топку. Однако при расгорании топлива, котел может наращивать температуру близко к критической. Как результат – быстрое перегорание одной закладки топлива, дискомфортная температура в доме и также есть опасность закипания.

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.

Обязательна ли установка группы безопасности на котел?

Группа безопасности котла представляет собой манометр, для отображения давления в котле, клапан, который открывается и сбрасывает наружу теплоноситель при достижении заданного давления и клапан для удаления воздуха. Устанавливается на выходе из котла либо на сам котел. Как правило, многие производители размещают на верхней части котла разъем для группы безопасности.

При нагревании воды происходит серьезное увеличение ее объема и давления. Даже после полного перекрытия подачи кислорода в топку температура воды в отопительном контуре может расти еще достаточно долгое время. Это обусловлено большей теплоемкостью дерева по сравнению с газом. Так что при сильном перегреве, излишки воды в открытой системе просто выльются через отводящую трубку расширительного бачка. Если же применяется закрытая система, избыточное давление в трубах может привести к их разрыву.

Использование твердотопливных котлов в закрытых системах обязывает устанавливать группу безопасности.

Используемые источники:

• https://instrument.guru/elektronika/opredelenie-ponyatiya-gisterezisa-osobennosti-primeneniya-v-kotlah.html
• https://vi-pole.ru/chto-takoe-gisterezis-temperatury-kotla.html
• https://prokotly.com.ua/avtomatizatsiya-i-bezopasnost-kotla/