Što su vrtložne struje i koje se mjere trebaju smanjiti
Kratka definicija
Vijačne struje su struje koje teku u vodičima pod utjecajem izmjeničnog magnetskog polja. Nije nužno da se polje mora mijenjati, tijelo se može kretati u magnetskom polju, svejedno, u njemu će početi teći struja.
Nemoguće je pronaći stvarnu putanju struja kako bi ih uzeli u obzir, struja teče tamo gdje nađe put s najmanjim otporom. Vijačne struje uvijek teku u zatvorenoj petlji. Glavni uvjeti za njegovo pojavljivanje su prisutnost predmeta u izmjeničnom magnetskom polju ili njegovo kretanje u odnosu na polje.
Priča o otkriću
1824. znanstvenik D.F. Arago je izveo eksperiment. Na jednoj je osi postavio bakreni disk, iznad njega stavio magnetsku iglu. Kako se magnetska igla okreće, disk se počinje kretati. Tako je prvi put promatrao fenomen vrtložne struje. Disk se počeo okretati zbog činjenice da se zbog protoka struje pojavilo magnetsko polje, koje je djelovalo na strelicu. Zvali su ga, dok je pojava Arago.
Nakon nekoliko godina, M. Faraday, koji je otkrio zakon elektromagnetske indukcije, objasnio je ovaj fenomen na ovaj način: pokretno magnetsko polje inducira struju u disku (kao u zatvorenoj petlji) i ono djeluje u interakciji s poljem strelice.
Zašto je drugo ime struje Foucault? Jer je fizičar Foucault detaljno istražio fenomen vrtložnih struja. Tijekom svojih istraživanja napravio je veliko otkriće. Sastojalo se u činjenici da se tijela pod utjecajem vrtložnih struja zagrijavaju. Bavili smo se teorijom, sada ćemo govoriti o tome gdje se koriste Foucaultove struje i što uzrokuje probleme.
Videozapis u nastavku daje detaljniju definiciju ovog fenomena:
Šteta od vrtložne struje
Ako ste razmišljali o dizajnu mrežnog transformatora od 50 Hz, vjerojatno ste primijetili da je njegova jezgra izrađena od tankih listova, iako bi moglo izgledati da je bilo lakše napraviti čvrstu strukturu odljevka.
Činjenica je da se na ovaj način bore s vrtložnim strujama. Foucault je uspostavio grijanje tijela u kojem teku. Budući da se rad transformatora temelji na principima interakcije promjenjivih magnetskih polja, vrtložne struje su neizbježne.
Svako zagrijavanje tijela je oslobađanje energije u obliku topline. U tom će slučaju doći do osnovnih gubitaka. Kako je to opasno? U električnoj instalaciji, snažno grijanje dovodi do uništenja izolacije namotaja i otkaza stroja. Vijačne struje ovise o magnetskim svojstvima jezgre.
Kako smanjiti gubitke
Gubitak energije u magnetskom krugu nije koristan, pa kako se nositi s njima? Da bi se smanjila njihova veličina, jezgra se regrutira iz tankih ploča električnog čelika - ovo je vrsta preventivne mjere za smanjenje nestabilnih struja. Takvi se gubici opisuju formulom po kojoj je moguće izračunati:
Kao što znate: manji je presjek vodiča, veći je njegov otpor i što je veći njegov otpor, to je manja struja. Ploče su međusobno izolirane ljestvicom ili slojem laka. Jezgre velikih transformatora izvlače se izoliranom spojnicom. To smanjuje gubitak jezgre, tj. ovo su glavni načini za smanjenje Foucaultove struje.
Koje su posljedice utjecaja ovog fenomena? Magnetsko polje nastalo zbog strujanja Foucaultove struje slabi polje zbog kojeg su nastala. Odnosno, vrtložne struje smanjuju snagu elektromagneta. Isto se odnosi na dizajn dijelova elektromotora i generatora: rotora i statora.
Praktična aplikacija
Sada o korisnim primjenama Foucaultove struje. Ogroman doprinos metalurgiji izumom indukcijskih čelika za proizvodnju čelika. Oni su raspoređeni na način da se rastaljena metalna masa postavi unutar zavojnice kroz koju struja visokofrekventne struje. Njegovo magnetsko polje inducira velike struje unutar metala dok se potpuno ne rastopi.
Bilješka autora!Razvoj indukcijskih peći značajno je povećao ekološku prijateljsku proizvodnju metala i promijenio ideju o načinu topljenja. Radim u metalurškoj tvornici, gdje su prije deset godina pokrenuli novu visokotehnološku radionicu s takvim instalacijama, a nekoliko godina nakon razvoja nove opreme, zatvoreno je klasično ognjište. To ukazuje na produktivnost ove metode zagrijavanja metala. Vrtne struje također se koriste za površinsko očvršćivanje metala.
Vizualna primjena u praksi:
Osim metalurgije, koriste se u proizvodnji vakuumskih uređaja. Problem je potpuno uklanjanje plinova prije zatvaranja tikvice. Korištenjem Foucaultove struje elektrode svjetiljke zagrijavaju se na visoke temperature i na taj način deaktiviraju plin.
U svakodnevnom životu možete pronaći kuhinjske indukcijske štednjake na kojima se kuha hrana, zahvaljujući primjeni ove pojave. Kao što vidite, vrtložne struje imaju svoje prednosti i nedostatke.
Foucaultove struje su i korisne i štetne. U nekim slučajevima njihov utjecaj ne uključuje električne probleme. Na primjer, cjevovod položen u blizini kablovskih vodova propada brže, bez vidljivih razloga treće strane. Istodobno, indukcijski uređaji za grijanje pokazali su se vrlo dobro, pogotovo jer takav uređaj za upotrebu u kućanstvu možete sami sastaviti. Nadamo se da sada znate što su Foucault vrtložne struje, kao i kakvu su primjenu pronašli u proizvodnji i u svakodnevnom životu.
Srodni materijali:
Učitavam...
