Virvelströmmar
Under påverkan av dessa mm. c. i metalldelens massa virvelströmmar (Foucaultströmmar), som är inneslutna i massan och bildar virvelströmskedjor.
Virvelströmmar (även Foucault-strömmar) är elektriska strömmar som uppstår som ett resultat av elektromagnetisk induktion i ett ledande medium (vanligtvis en metall) när det magnetiska flödet som passerar genom det ändras.
Virvelströmmar genererar sina egna magnetiska flöden, som genom Lenz regel, motsätt spolens magnetiska flöde och försvaga den. De orsakar också kärnvärme, vilket är ett slöseri med energi.
Låt den ha en kärna av metalliskt material. Vi lägger en spole på denna kärna, längs vilken vi passerar växelström… Runt spolen kommer det att finnas en magnetisk växelström som korsar kärnan.I detta fall kommer en inducerad EMF att induceras i kärnan, vilket i sin tur orsakar strömmar i kärnan som kallas virvelströmmar. Dessa virvelströmmar värmer kärnan. Eftersom kärnans elektriska resistans är låg kan de inducerade strömmarna som induceras i kärnorna vara ganska stora och uppvärmningen av kärnan kan vara avsevärd.
Uppkomsten av Foucault-strömmar (virvelströmmar)
Virvelströmmar upptäcktes först av den franske vetenskapsmannen D.F. Arago (1786 — 1853) år 1824 i en kopparskiva belägen på en axel under en roterande magnetnål. På grund av virvelströmmar började skivan rotera. Detta fenomen, kallat Arago-fenomenet, förklarades några år senare av M. Faraday från ståndpunkten lagen om elektromagnetisk induktion.
Virvelströmmar studerades i detalj av den franske fysikern Foucault (1819 - 1868) och är uppkallade efter honom. Han kallade fenomenet med uppvärmning av metallkroppar som roterar i ett magnetfält, virvelströmmar.
V som ett exempel i Fig. avtäckt visar virvelströmmar inducerade i en massiv kärna placerad i en AC-spole. Ett växelmagnetiskt fält inducerar strömmar som är stängda längs banor som ligger i plan vinkelräta mot fältets riktning.
Virvelströmmar: a — i en massiv kärna, b — i en lamellkärna
Sätt att minska Foucault-strömmar
Den effekt som förbrukas för att värma kärnan av virvelströmmar minskar värdelöst effektiviteten hos tekniska anordningar av elektromagnetisk typ.
För att minska kraften hos virvelströmmarna ökas den elektriska resistansen hos den magnetiska kretsen; för detta samlas kärnorna från separata tunna (0,1-0,5 mm) plattor, isolerade från varandra med en speciell lack eller sten.
De magnetiska kärnorna i alla växelströmsmaskiner och -anordningar och ankarkärnorna i likströmsmaskiner är sammansatta av lackerade eller ytfria icke-ledande film (fosfat) plattor, isolerade från varandra, stansade av elektrisk stålplåt. Plattornas plan måste vara parallellt med det magnetiska flödets riktning.
Med en sådan separation av tvärsnittet av kärnan i den magnetiska kretsen försvagas virvelströmmarna avsevärt, eftersom de magnetiska flödena som blockerar virvelströmsslingorna reduceras, och därför minskas även emk som induceras av dessa strömmar. etc. med skapandet av virvelströmmar.
Särskilda tillsatser införs också i kärnmaterialet, vilket också ökar det. elektrisk resistans. För att öka det elektriska motståndet hos en ferromagnet framställs elektriskt stål med en kiseltillsats.
Fodrad magnetisk krets av transformatorn
Kärnan i vissa spolar (spolar) dras från bitar av glödhet järntråd.Järnremsorna är placerade parallellt med magnetflödeslinjerna. Virvelströmmar som flyter i plan vinkelrätt mot den magnetiska flödesriktningen begränsas av isolerande tätningar. Magnetoelektrik används för magnetiska kärnor i enheter och enheter som arbetar med hög frekvens. För att minska virvelströmmar i ledningarna är de senare gjorda i form av ett knippe av individuella trådar, isolerade från varandra.
En lysendrat är ett system av flätade koppartrådar där varje kärna är isolerad från sina grannar. Ansiktsledaren är designad för användning med högfrekventa strömmar för att förhindra att ströströmmar och Foucault-strömmar uppstår.
Tillämpning av Foucault-strömmar
I vissa fall används virvelströmmar inom tekniken, till exempel för att stoppa roterande massiva delar. Den elektromotoriska kraften som induceras i arbetsstyckets element när det korsar magnetfältet orsakar slutna strömmar i dess tjocklek, som, i samverkan med magnetfältet, skapar betydande motmoment.
Sådan magnetoinduktiv bromsning används också i stor utsträckning för att lugna rörelsen hos rörliga delar av elektriska mätare, i synnerhet för att skapa ett motmoment och stoppa den rörliga delen av elmätare.
I dessa anordningar roterar en skiva som är monterad på räknarens axel i gapet på en permanentmagnet. Virvelströmmar som induceras i skivmassan under denna rörelse, som interagerar med flödet av samma magnet, skapar motsatta och bromsande vridmoment.
Till exempel har virvelströmmar detekterats i magnetbromsanordningen på en elektrisk mätarskiva. Rotation, skivan skär varandra permanentmagnetiska magnetfältlinjer… Virvelströmmar uppstår i skivans plan, som i sin tur skapar sina egna magnetiska flöden i form av rör runt virvelströmmen. Dessa flöden interagerar med magnetens huvudfält och bromsar skivan.
I vissa fall är det med hjälp av virvelströmmar möjligt att använda tekniska operationer som inte kan implementeras utan högfrekventa strömmar. Till exempel, vid tillverkning av vakuumanordningar och -anordningar, är det nödvändigt att noggrant evakuera luft och andra gaser från en cylinder. Det finns dock restgas i metallbeslagen inuti cylindern, som endast kan avlägsnas efter att cylindern har kokat.
För fullständig avgasning av ankaret placeras en vakuumanordning i fältet av en högfrekvensgenerator, som ett resultat av verkan av virvelströmmar värms ankaret till hundratals grader, tills den återstående gasen neutraliseras.
Användning av virvelströmmar vid induktionshärdning av metaller
Ett exempel på en användbar tillämpning av virvelströmmar i växelfält är elektriska induktionsugnar… I dessa inducerar ett högfrekvent magnetfält skapat av en spole som omger degeln virvelströmmar i metallen i degeln. Virvelströmmarnas energi omvandlas till värme som smälter metallen.