Какво представляват вихровите течения и какви мерки се предприемат за тяхното намаляване
Кратко определение
Вихровите токове са токове, които текат в проводници под въздействието на променливо магнитно поле. Не е задължително полето да се променя, тялото може да се движи в магнитно поле, все едно, в него ще започне да тече ток.
Невъзможно е да се намери истинската траектория на токовете, за да ги вземете под внимание, токът тече там, където намери пътя с най-малко съпротивление. Вихровите токове винаги текат в затворен контур. Основните условия за появата му са присъствието на обект в променливо магнитно поле или неговото движение спрямо полето.
История на откритията
През 1824 г. ученият Д.Ф. Араго проведе експеримент. Той монтира меден диск на една ос, постави магнитна игла над него. Докато магнитната игла се върти, дискът започва да се движи. Така за първи път наблюдаваме феномена на вихровите течения. Дискът започна да се върти поради факта, че поради потока на токове се появи магнитно поле, което взаимодействаше със стрелката. Наричаше се, докато феноменът на Араго.
След няколко години М. Фарадей, който откри закона за електромагнитната индукция, обясни това явление по този начин: движещо се магнитно поле индуцира ток в диска (като в затворен цикъл) и то взаимодейства със полето на стрелката.
Защо е второто име на токове Фуко? Защото физикът Фуко подробно изследва феномена на вихровите течения. В хода на своите изследвания той направи голямо откритие. Той се състоял във факта, че телата под въздействието на вихрови токове се нагряват. Разбрахме се с теорията, сега ще говорим за това къде се използват токове Фуко и които причиняват проблеми.
Видеото по-долу дава по-подробно определение на това явление:
Вреди от вихрови токове
Ако обмисляте дизайна на мрежов трансформатор с 50 Hz, вероятно сте забелязали, че сърцевината му е направена от тънки листове, въпреки че може да изглежда, че е по-лесно да се направи твърда отливка.
Факт е, че по този начин се борят с вихровите токове. Фуко установи отоплението на телата, в които тече. Тъй като работата на трансформатора се основава на принципите на взаимодействие на променливи магнитни полета, вихровите токове са неизбежни.
Всяко нагряване на телата е освобождаването на енергия под формата на топлина. В този случай ще възникнат основни загуби. Как е опасно това? При електрическа инсталация силно нагряване води до унищожаване на изолацията на намотките и повреда на машината. Вихровите токове зависят от магнитните свойства на сърцевината.
Как да намалим загубите
Загубата на енергия в магнитната верига не е полезна, тогава как да се справим с тях? За да се намали размерът им, сърцевината се набира от тънки плочи от електрическа стомана - това е вид превантивна мярка за намаляване на бездомните токове. Такива загуби се описват чрез формулата, чрез която е възможно да се изчисли:
Както знаете: колкото по-малко е напречното сечение на проводника, толкова по-голямо е неговото съпротивление и колкото е по-голямо неговото съпротивление, толкова по-малък е токът. Плочите са изолирани една от друга чрез мащаб или слой лак. Ядрата на големите трансформатори се придърпват заедно с изолирана шпилка. Това намалява загубата на ядро, т.е. това са основните начини за намаляване на токовете Фуко.
Какви са последиците от влиянието на това явление? Магнитното поле, възникващо поради потока на токове на Фуко, отслабва полето, поради което те са възникнали. Тоест, вихровите токове намаляват силата на електромагнитите. Същото се отнася и за дизайна на части от електродвигатели и генератор: ротор и статор.
Практическо приложение
Сега за полезните приложения на токове Фуко. Огромен принос в металургията направи изобретението на индукционни пещи за производство на стомана. Те са подредени по такъв начин, че разтопената маса от метал се поставя вътре в намотка, през която тече високочестотен ток. Магнитното му поле индуцира големи токове вътре в метала, докато не се разтопи напълно.
Бележка на автора!Разработването на индукционни пещи значително увеличи екологичността на производството на метали и промени идеята за методите на топене. Работя в металургичен завод, където преди десет години пуснаха нов високотехнологичен цех с такива инсталации, а няколко години след разработването на ново оборудване, класическото открито огнище беше затворено. Това показва производителността на този метод за нагряване на метали. Вихровите токове се използват и за повърхностно втвърдяване на метал.
Визуално приложение на практика:
В допълнение към металургията, те се използват при производството на вакуумни устройства. Проблемът е пълното отстраняване на газовете преди запечатването на колбата. Използвайки токове на Фуко, електродите на лампата се нагряват до високи температури, като по този начин деактивират газа.
В ежедневието можете да намерите индукционни готварски печки, върху които се готви храна, благодарение на приложението на това явление. Както можете да видите, вихровите токове имат своите плюсове и минуси.
Теченията на Фуко са както полезни, така и вредни. В някои случаи тяхното влияние не води до електрически проблеми. Например тръбопровод, положен близо до кабелни линии, се разрушава по-бързо без видими причини от трети страни. В същото време устройствата за индукционно отопление се показаха доста добре, още повече, че такова устройство за битова употреба може да бъде сглобено сами. Надяваме се, че сега знаете какво са вихровите токове на Фуко, както и какво приложение са намерили в производството и в ежедневието.
Свързани материали:
Зареждането ...
