Гистерезис терморегулятора что это

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.

Скрытые параметры комнатных терморегуляторов.

Человек ощущает себя комфортно в довольно таки узком диапазоне температур. 22 градуса может казаться жарко, а 21 градус — прохладно. Но мало какие терморегуляторы могут обеспечить такую точность. Рассмотрим ключевые параметры имеющихся в продаже комнатных терморегуляторов.

Казалось бы, на терморегуляторе устанавливается значение температуры — о чем ещё можно говорить?

Но для того чтобы не возникал дребезг (бесконечное дергание в виде кратковременных включений/выключений) должен быть гистерезис.

Но есть еще несколько скрытых параметров.

Технические параметры терморегуляторов рассматривал в статье «Какие бывают терморегуляторы».

Здесь остановлюсь на неочевидных параметрах логики работы комнатных терморегуляторов, таких как:

1. Гистерезис (диапазон).
2. Шаг установки (точность регулирования).
3. Погрешность (точность измерения).

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

Основные параметры термореле

Таких параметров несколько. Вот самые важные из них:

• диапазон рабочих температур;
• точность уставки;
• гистерезис;
• мощность нагрузки.

Гистерезисом называется промежуток температур устойчивого состояния реле, когда реле поддерживает нагрузку во включенном состоянии. Уставка может занимать любое положение на этом промежутке, но принадлежит этому промежутку. Гистерезис не есть плохое качество реле, часто нормируется, даже отдельно регулируется и помогает избежать слишком частого переключения в цепи нагревателей, которое будет сокращать срок службы тэнов.

Пояснение к уставке и гистерезису

В домашних устройствах положение уставки характеризуется как “плюс-минус”. Так проще считать. Например, комнатная температура комфортна для человека в пределах 18-20 градусов Цельсия. Если гистерезис регулятора составляет 1 градус, то уставка в этом случае составит 19 градусов. Если при этом точность термореле составляет 0,5 градусов, то температура будет поддерживаться в пределах 17,5 … 20,5 градусов. Говоря точнее, будет срабатывать термореле, а истинная температура будет определяться мощностью нагревателя, который работает совместно с этим реле.

Мощность нагрузки выражается через ток, который реле способно переключать. Известно, что электронагреватели потребляют наибольшую мощность среди остальных потребителей энергии. Значит, таким нагревателям необходим достаточный ток и реле должно обеспечить этот ток своими контактами. Если токовая нагрузка слишком велика для контактов реле, то используют промежуточное реле: магнитный пускатель или электронный силовой ключ. Иначе контакты реле быстро подгорят и реле выйдет из строя.

Термореле с переключением диапазонов

Обзор модуля термостата W 1209 и его доработка своими руками

В режиме «охлаждение» реле в модуле выключено, пока температура ниже заданного значения, при достижении заданной температуры реле включится и останется включенным до снижения температуры на величину заданного гистерезиса (а гистерезис настраивается!).

В режиме «нагрев» модуль работает в обратном порядке

Термодатчик сопротивлением 10 кОм подключен к модулю через разъем. Термодатчик герметичный, что очень удобно. Кабель термодатчика можно удлинить, что тоже хорошо.

Порядок настройки модуля

При кратковременном нажатии на кнопку set индикатор начинает мигать показывая заданную температуру контроля, температуру можно изменить кнопками + и -. При отсутствии нажатий модуль возвращается в режим показа текущей температуры. Смотрите видео.

При длительном нажатии на set модуль переходит в режим программирования параметров:

Р0 режим «С» охлаждение и режим «Н» нагрев.
– P1 режим задания уставки (гистерезиса) работы термостата от 0,1 до 15ºС, по умолчанию 2ºС.
Уставка несимметричная.
– P2 режим задания максимального значения температуры от -45ºС до 110ºС (лучше не менять).
– P3 режим задания минимального значения температуры от -50ºС 105ºС (лучше не менять).
– P4 коррекция показаний модуля от -7,0ºС до 7,0ºС, очень удобно проводить простейшую калибровку для точности работы.
– P5 задержка срабатывания 0-10 мин, оставьте по умолчанию 0, чтобы не страдать при проверке работы встроенного модуля.
– P6 ограничение на отображение максимальной температуры, оставьте OFF.
Модуль сохранит все настройки даже при отключении питания.

Проверял модуль в Оймяконе при -60ºС на индикаторе отображается LLL.
Проверял модуль в сауне при 111ºС на индикаторе отображается HHH.

Нашел в интернете схему модуля W1209

Ток потребления схемы в режиме отключенного реле ~20 мА, включенного ~70 мА (при питающем напряжении ~12 В)

Модернизация модуля термостата W1209 своими руками

На плате вход RESET (4 pin контроллера) выведен на контакты для программирования и контроллер иногда ложно сбрасывается от сильной искровой помехи (реле то установлено на плате). Это устраняется установкой конденсатора емкостью ~0,1мкФ на общий провод. SMD конденсатор просто припаивается к пятачкам. Смотри фото.

Дорабатываем плату. Хочу сразу предупредить, что есть шанс повредить модуль. Работы проводим своими руками на свой страх и риск. Для устранения монтажных проблем с платы были выпаяны: разъем термодатчика, клеммы и реле. К сожалению модуль собран на станке, а это значит, что детали плотно установлены в отверстиях платы. С помощью отсоса удалить весь припой невозможно. При демонтаже реле были повреждены дорожки платы (восстановлены проводниками). Разъем датчика припаивается с обратной стороны платы. Также с обратной стороны платы припаиваются клеммы. Смотри фото и видео. К дорожкам клемм контактов реле припаиваются проводники от дорожек питания катушки реле. Реле подключено другое типа «С» с перекидными контактами. Катушка реле подключается к модулю двумя удлиняющими проводниками через клеммы. В таком виде сверху платы не будет помех для встраивания модуля в устройство. Реле можно приобрести в магазине по этой

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.

Отдельно выделяют беспроводные устройства с внешним датчиком. Такие устройства считаются наиболее эффективными. Они отличаются быстродействием, ведь термодатчик реагирует на изменение температуры еще до того, как она успела повлиять на температуру внутри помещения.

Что означает термин «терморегулятор»

Терморегулятор — это устройство, которое задействуется в системах отопления или кондиционирования для обеспечения установленного значения температуры нагреваемой среды: вода или воздух.

Как правило, терморегулятор (ТР) выполняется в форме аппаратного модуля, который измеряет температуру среды и передает сигнал управляющему модулю на активизацию или прекращение процесса нагрева.

Таким образом, существует две исполнительные модификации терморегулятора:

• Он выступает в роли самостоятельного устройства, имеющего функции по контролю и управлению процессом, например, контроль температуры и ее регулирование по проценту влажности в помещении;
• в качестве аппаратного модуля в составе общей автоматики безопасности.

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 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.

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 комнатного регулятора

Есть также гистерезис комнатного регулятора. Но в данном случае он в большинстве случаев ставится на предприятии и не может быть изменен. Более того, в большинстве случаев он сильно выделяется от гистерезис котла, так как это максимум 0,4 или 0,5оС..

?Какой гистерезис применяется для пола с подогревом2

Отопление для пола обладает высокой тепловой инерцией, что значит, что пол плавно нагревается и плавно остывает, и по этой причине точно контролировать температуру в комнате более экстремальные. Стало быть какой гистерезис для пола с подогревом оптимально? В основном, по возможности ниже, ниже 1оC, так как собственно тогда можно обеспечить достаточно постоянную температуру в помещениях..

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 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.

Назначение терморегуляторов

В зависимости от назначения помещения она может быть различной, но не выше +27°С. Хотя в ряде случаев при обогреве больших помещений допускается нагрев до +33°С.

Основных причин для поддержания температуры в таких пределах может быть несколько:

1. Обеспечение комфортных для человека условий, ведь при нагреве пола выше +27°С ощущения для ног могут быть далеко не из приятных.
2. Покрытие пола также требует поддержания определённых температур, несоблюдение которых может привести к различным неприятным моментам — деформации, усыханию, расхождению швов.
3. И постоянная нерегулируемая работа нагревательного элемента выльется в ощутимый перерасход электроэнергии.

Именно для того, чтобы температура поддерживалась в определённых параметрах, системы электрических тёплых полов оснащаются терморегуляторами. Причём схема подключения тёплого пола к терморегулятору довольно проста и не вызовет проблем даже у человека, впервые столкнувшегося с подобной необходимостью. На рисунке это хорошо видно.

Виды и принципы работы

Терморегуляторы различных механизмов отопления имеют разные механизмы автоуправления.

Для водяных полов:

1. Двухходовой клапан.
2. Трехходовой клапан.

Разновидности терморегуляторов:

Цифровой. Особенность функционирования схожа с электронно-механическим термостатом. Отличительной особенностью является способность задавать температурный режим в электродатчике. Электромеханизм оборудован сенсорной панелью, куда выводится информация.

По количеству каналов управления терморегулятор бывает:

• Двухзонный, который функционирует единовременно на двух участках системы отопления.
• Одноканальный – обработка спецсигнала с одного датчика.

По способу монтирования:

• Внутренний (встроенный).
• Внешний (выносной, накладной).

На данный момент выпускается много разновидностей теплых полов с нагревательными элементами, наиболее распространенными среди них являются:

Резистивный кабель. Бывает двухжильный и одножильный.

Советы по выбору прибора

Мы считаем, устанавливать механические терморегуляторы на теплые полы бессмысленно. Эти устройства несколько устарели, число функций ограничено, точность поддерживаемой температуры оставляет желать лучшего. Приборы можно использовать в подсобных либо технических помещениях, где надо поддерживать +15…18 °C круглосуточно.

Тип микропроцессорного термостата выбираем в зависимости от способа нагрева, условий эксплуатации и собственных пожеланий:

Регулятор для электрического пола лучше брать вместе с нагревательным кабелем (пленкой) и датчиками у одного производителя. Например, фирмы Devi, Caleo и «Теплолюкс» продают собственные регулирующие устройства. Если вам приходится покупать термостат для электрических ТП отдельно, следует выбрать любой двухконтактный прибор, оснащенный клеммами подключения внешнего датчика

Обратите внимание на показатель максимальной мощности, которую способен коммутировать регулятор (обычно лежит в пределах 2…4 кВт). Пример технических характеристик регуляторов бренда «Теплолюкс» Под водяные теплые полы лучше взять универсальный (3-контактный) терморегулятор, внешний температурный датчик – по необходимости

Коммутируемая мощность роли не играет, поскольку сервоприводы потребляют 1…3 Вт электричества. Количество дополнительных «наворотов» зависит от ваших потребностей и кошелька

Но если нужна реальная экономия энергоносителей, рассматривайте программируемые модели, включающие отопление по графику. В рабочее время либо ночью температуру в доме можно понизить до 18…20 °C.

Установка терморегуляторов предусматривается в каждой комнате. Значит, придется оттуда тянуть провода к гребенке ТП, где располагаются сервоприводы водяных контуров. Подобная «электрификация» неуместна в квартирах со свежим дизайнерским ремонтом. Решение: установите возле коллектора коммутационный блок с ресивером, а в помещениях – беспроводные термостаты на батарейках.

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.