Гистерезис реле давления что это

Гистерезис реле давления что это

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.

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

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.

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

Источник

Гистерезис реле обеспечивает функцию переключения

Ever-way HK19F

В этой статье мы увидим, как электромеханические реле демонстрируют гистерезисное поведение, удивительно похожее на поведение твердотельных схем триггера Шмитта, и как их можно использовать во многих аналогичных приложениях. Источником вдохновения для этой идеи послужила работа Владимира Олейника «Переключатель на триггере Шмитта» [1]. Отчасти она также связана с публикациями Энтони Смита [2, 3, 4].

Сема, показанная на Рисунке 1, основана на электромеханическом подходе к реализации функции переключения, использующем в конструкции Олейника реле вместо микросхемы триггера Шмитта.

Рисунок 1.	Кнопочный переключатель.

Подобно триггерам Шмитта, реле нелинейны и имеют гистерезис. Здесь использовалось обычное двухполюсное реле на два направления (DPDT) типа HK19F в корпусе DIP с рабочим напряжением 12 В. Типовое напряжение срабатывания равно 7.3 В (10 мА), а типовое напряжение отпускания равно 2.7 В (3 мА). Эти значения были получены на основании измерения дюжины реле или около того. Типовое время включения этого реле составляет 5 мс.

При включении питания через обмотку реле протекает ток подмагничивания порядка 6 мА, ограниченный резистором R1. Для срабатывания реле этого недостаточно, поэтому оно остается включенным. Через нормально замкнутые контакты первой группы реле K1 на верхний по схеме конец резистора R2 подается напряжение 12 В. При нажатии кнопки конденсатор C1 примерно за 60 мс заряжается до напряжения V+. При отпускании кнопки через обмотку K1 проходит импульс тока, обусловленный разрядом конденсатора, заряженного до 12 В. Этот импульс активирует реле, которое остается включенным и после разряда конденсатора за счет гистерезиса и тока подмагничивания. При включенном реле контакт группы 1 замкнут, и верхний конец резистора R2 заземлен. Таким образом, при повторном нажатии кнопки конденсатор полностью разряжается, а при отпускании эффективно шунтирует обмотку на землю, выключая реле. Оно остается выключенным, поскольку ток обмотки теперь ниже порога срабатывания.

Преимущество этой схемы состоит в том, что сохранение ее состояния не требует удержания, и, таким образом, оставляет одну группу контактов реле изолированной и свободной для коммутации нагрузок. Она обеспечивает функцию включения/выключения питания при минимальных размерах корпуса.

Эти базовые модули переключателей можно включать каскадно для реализации двоичного счетчика. На Рисунке 2 показана схема четырехразрядного счетчика. Входными сигналами для него являются 12-вольтовые импульсы. При номиналах компонентов, показанных на Рисунке 1, счетчик может отрабатывать сигналы с частотой до 30 Гц.

Рисунок 2.	Четырехразрядный счетчик, управляемый перестраиваемым автоколебательным генератором.

Обратите внимание, что на Рисунке 2 логические связи модулей иллюстрируются изображениями магнитных полей обмоток реле (пунктирные линии) как части сигнальных связей. Физически каждое реле является частью двух последовательных разрядов счетчика.

Счетчик испытывался с использованием построенного на реле генератора, также показанного на Рисунке 2. С точки зрения цифровой логики, это, по сути, автоколебательный генератор, реализованный с помощью одного буфера и следующего за ним инвертора с RC контуром обратной связи. Использование 6-вольтового реле с источником питания 12 В обеспечивает относительно широкий диапазон регулирования частоты. Благодаря петле обратной связи 6-вольтовое реле не подвергается перенапряжениям. В ходе испытаний было достигнуто перекрытие по частоте более 5:1, при этом с показанными на Рисунке 1 номиналами компонентов диапазон частот составлял от 1.2 Гц до 10 Гц.

Конечно же, доступно множество типов реле, и существует множество вариантов таких схем. Потенциальными приложениями могут быть метрономы и часы. Интересной задачей является создание точных источников частоты с использованием только реле и пассивных компонентов. Еще одна задача состоит в том, чтобы спроектировать эти схемы таким образом, чтобы они могли бы быть построены до эпохи, когда в качестве активных или пассивных коммутационных компонентов стали доступными лампы, транзисторы и микросхемы.

Ссылки

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник

Что такое гистерезис терморегулятора

Электрические приборы, которые преобразуют электрическую энергию в тепловую не могут работать без терморегулятора. Этот элемент позволяет автоматически регулировать период работы прибора с некоторым замедлением. Статья даст подробное описание, что такое гистерезис терморегулятора, даст определение этому эффекту, опишет принцип его действия.

Определение

Прежде чем разобраться как работает терморегулятор, необходимо знать, что это такое гистерезис. Гистерезисом является физическое свойства вещества, материала или системы реагировать на раздражитель, возбудитель, давление с некоторым отставанием по времени. Реакция может сопровождаться частичным или полным восстановлением исходного состояния. При этом способность сопротивления на внешнее воздействие, дальнейшее восстановление зависят от свойств материала. Гистерезис любого терморегулятора — что это такое? Гистерезис терморегулятора — это разница температур между включением и отключением прибора.

Терморегулятор

Термостат или терморегулятор, это устройства контроля температуры. Элемент оснащается специальной биметаллической пластиной, которая имеет свойство к расширению при нагревании. Расширение значительно снижает механическую упругость пластины, за счет чего она отщелкивается, размыкает контакт питания нагревательного прибора.

Гистерезис терморегулятора

Теперь можно соединить явление с его использованием в конкретном электрическом элементе. Гистерезис терморегулятора определяет разницу температуры включения и выключения нагревательного прибора. Работает регулятор следующим образом:

1. Термостат настроен на температуру 27 градусов.
2. Его параметр гистерезиса 2 градуса.
3. Прибор будет включен при температуре 25 градусов, а отключен при 29 градусах.

Таким образом прибор будет автоматически включаться или выключаться, реагируя на температуру контактной пластины, контролируя климат в помещении.

Гистерезис для различных приборов может составлять от 0.015 градусов до 5–10. Зависит от его назначения и требуемых параметров рабочей температуры. Данный параметр очень важен:

1. При установке малого значения гистерезиса значительно увеличится цикличность включения-отключеня прибора. Это может привести к значительному увеличению расхода электрической энергии, снижению характеристик и выходу из строя регулятора раньше положенного срока.
2. При выставлении большого температурного «зазора», периодичность включения-октлючения уменьшится, понизится точность регулировки и подержания требуемой температуры, но возрастет длительность эксплуатации самого элемента.

Гистерезис в нагревательном приборе позволяет не только поддерживает температуру, но и отвечает за общую безопасность. Периодическое выключение и наличие температурного предела нагрева может предотвратить возгорание, если нагревательное устройство повреждено или упало.

Принцип работы

Самым простым и распространенным примером терморегулятора является устройство контроля температуры утюга. Он состоит из биметаллической подвижной контактной пластины и неподвижного контакта. Регулятор подключен в цепь питания через одну жилу. Работает элемент следующим образом:

1. В момент отсутствия высокой температуры контакт регулятора замкнут, осуществляет питание ТЭНа.
2. Биметаллическая пластина сжимается регулятором на определенную величину срабатывания. Давление на пластину снижает механическую упругость детали.
3. При достижении определенной температуры происходит температурное расширение структуры пластины, она разжимается и размыкает контакт.
4. После остывания пластина возвращается к своей естественной структуре и форме, смыкает контакт, осуществляя питание ТЭНа.

Иными словами, регулируется не температурный режим, а время реакции на повышение температуры за счет механического воздействия на контактную пластину.

Разновидности

Современные нагревательные приборы могут оснащаться регулируемым или фиксированным регулятором температуры. От данной характеристики зависит цикличность переключения элемента.

1. Фиксированные. Эти регуляторы уже имеют заданные настройки смыкания/разъединения, с фиксируемым гистерезисом. Преимуществом такого элемента является отсутствие необходимости самостоятельно устанавливать момент срабатывания.
2. Регулируемые. Самые распространенные. Относятся к электромеханическому типу. Регулировка производится за счет увеличения или снижения механического давления на биметаллическую пластину. Регулировка производится вращением винта. Чем больше давление на пластину, тем чаще порог срабатывания при нагреве. Такие устройства дешевле фиксированных, имеют большую зависимость от состояния контакта цепи питания.

Приобретая нагревательный прибор важно знать о цикличности его работы. Это поможет настраивать и поддерживать необходимый режим.

Заключение

Гистерезис в терморегуляторе имеет полезное значение. Замедленная реакция на внешнее воздействие помогает в нужное время отреагировать на разницу температуры.

Видео по теме

Источник

Что такое гистерезис в электротехнике и электронике?

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).

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.

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