Vad är virvelströmmar och vilka åtgärder vidtas för att minska dem
Kort definition
Virvelströmmar är strömmar som flödar i ledare under påverkan av ett växlande magnetfält. Inte nödvändigtvis måste fältet förändras, kroppen kan röra sig i ett magnetfält, likadant, en ström börjar strömma i det.
Det är omöjligt att hitta strömningsbanans verkliga bana för att ta hänsyn till dem, strömmen flyter där den hittar vägen med minst motstånd. Virvelströmmar flyter alltid i en sluten slinga. De viktigaste förutsättningarna för dess förekomst är förekomsten av ett objekt i ett växlande magnetfält eller dess rörelse relativt fältet.
Upptäcktshistoria
1824 forskaren D.F. Arago genomförde ett experiment. Han monterade en kopparskiva på en axel, placerade en magnetisk nål ovanför den. När magnetnålen roterar börjar skivan att röra sig. Så för första gången observerades fenomenet virvelströmmar. Disken började rotera på grund av det faktum att på grund av flödet av strömmar dök upp ett magnetfält, som samverkade med pilen. Det kallades, medan fenomenet Arago.
Efter ett par år förklarade M. Faraday, som upptäckte lagen om elektromagnetisk induktion, detta fenomen på detta sätt: ett rörligt magnetfält inducerar en ström på disken (som i en sluten slinga) och den interagerar med pilfältet.
Varför är det andra namnet Foucault strömmar? Eftersom fysikern Foucault undersökte i detalj fenomenet virvelströmmar. Under sin forskning gjorde han en stor upptäckt. Det bestod i det faktum att kroppar under påverkan av virvelströmmar värms upp. Vi har behandlat teorin, nu kommer vi att tala om var Foucault strömmar används och som orsakar problem.
Videon nedan ger en mer detaljerad definition av detta fenomen:
Skada från virvelströmmar
Om du funderade på utformningen av en 50 Hz nättransformator, märkte du förmodligen att dess kärna är gjord av tunna ark, även om det kan tyckas att det var lättare att skapa en solid gjutstruktur.
Faktum är att de kämpar med virvelströmmar på detta sätt. Foucault etablerade uppvärmningen av kropparna där de flödar. Eftersom driften av transformatorn är baserad på principerna för interaktion mellan variabla magnetfält, är virvelströmmar oundvikliga.
All uppvärmning av kroppar är frigörelse av energi i form av värme. I detta fall kommer kärnförluster att uppstå. Hur är det farligt? I en elektrisk installation leder kraftig uppvärmning till förstöring av lindningens isolering och maskinens brist. Virvelströmmar beror på kärnans magnetiska egenskaper.
Hur man minskar förluster
Förlust av energi i magnetkretsen är inte användbar, hur ska man hantera dem? För att minska storleken rekryteras kärnan från tunna plattor av elektriskt stål - detta är en slags förebyggande åtgärd för att minska bortströmmar. Sådana förluster beskrivs med formeln med vilken det är möjligt att beräkna:
Som ni vet: ju mindre ledarens tvärsnitt, desto större dess motstånd och desto större dess motstånd, desto lägre är strömmen. Plattorna isoleras från varandra genom skala eller ett lager lack. Kärnorna i stora transformatorer dras ihop av en isolerad stud. Detta minskar kärnförlusten, dvs. dessa är de viktigaste sätten att minska Foucault strömmar.
Vilka är konsekvenserna av detta fenomen? Det magnetiska fältet som uppstår på grund av flödet av Foucault-strömmar försvagar fältet på grund av vilket de uppstod. Det vill säga, virvelströmmar minskar styrkan hos elektromagneter. Detsamma gäller för konstruktionen av delar till elmotorer och generator: rotor och stator.
Praktisk tillämpning
Nu om användbara tillämpningar av Foucault strömmar. Ett stort bidrag gavs till metallurgi genom uppfinningen av induktionsståltillverkningsugnar. De är anordnade på ett sådant sätt att den smälta massan av metall placeras i en spole genom vilken en högfrekvensström flyter. Dess magnetfält inducerar stora strömmar inuti metallen tills den är helt smält.
Författarens anmärkning!Utvecklingen av induktionsugnar ökade avsevärt miljövänligheten för metallproduktionen och förändrade idén om smältmetoder. Jag arbetar på en metallurgisk fabrik, där de för tio år sedan lanserade en ny högteknologisk verkstad med sådana installationer, och några år efter utvecklingen av ny utrustning stängdes den klassiska öppen spis. Detta indikerar produktiviteten för denna metod för uppvärmning av metaller. Virvelströmmar används också för ythärdning av metall.
Visuell tillämpning i praktiken:
Förutom metallurgi används de vid tillverkning av vakuumanordningar. Problemet är fullständigt avlägsnande av gaser innan kolven förseglas. Med hjälp av Foucault-strömmar värms lampans elektroder till höga temperaturer och deaktiverar därmed gasen.
I vardagen kan du hitta köksinduktionskokar som mat lagas till, tack vare tillämpningen av detta fenomen. Som ni ser har virvelströmmar sina för- och nackdelar.
Foucaults strömmar är både fördelaktiga och skadliga. I vissa fall medför deras inflytande inte elektriska problem. Exempelvis sönder en pipeline som ligger nära kabelledningar snabbare av inga uppenbara skäl från tredje part. Samtidigt har induktionsuppvärmningsanordningar visat sig ganska bra, särskilt eftersom en sådan anordning för hushållsbruk kan monteras själv. Vi hoppas att du nu vet vad Foucault virvelströmmar är, liksom vilken applikation de hittade i produktionen och i vardagen.
Relaterade material:
Hämtar ...
