prądy wirowe
Pod wpływem tych itp. c. w masie części metalowej prądy wirowe (prądy Foucaulta), które są zamknięte w masie, tworząc łańcuchy prądów wirowych.
Prądy wirowe (również prądy Foucaulta) to prądy elektryczne, które powstają w wyniku indukcji elektromagnetycznej w ośrodku przewodzącym (zwykle metalu), gdy zmienia się przepływający przez niego strumień magnetyczny.
Prądy wirowe generują własne strumienie magnetyczne, przez które Reguła Lenza, przeciwstawić się strumieniowi magnetycznemu cewki i osłabić go. Powodują również nagrzewanie się rdzenia, co jest stratą energii.
Niech ma rdzeń wykonany z metalicznego materiału. Na ten rdzeń kładziemy cewkę, wzdłuż której przechodzimy prąd przemienny… Wokół cewki będzie przepływał zmienny prąd magnetyczny przechodzący przez rdzeń.W takim przypadku indukowana siła elektromotoryczna będzie indukowana w rdzeniu, co z kolei powoduje prądy w rdzeniu zwane prądami wirowymi. Te prądy wirowe nagrzewają rdzeń. Ponieważ rezystancja elektryczna rdzenia jest niska, indukowane prądy indukowane w rdzeniach mogą być dość duże, a nagrzewanie rdzenia może być znaczne.
Pojawienie się prądów Foucaulta (prądy wirowe)
Prądy wirowe zostały po raz pierwszy odkryte przez francuskiego naukowca D.F. Arago (1786 — 1853) w 1824 r. w miedzianym krążku umieszczonym na osi pod obracającą się igłą magnetyczną. Z powodu prądów wirowych dysk zaczął się obracać. Zjawisko to, zwane zjawiskiem Arago, wyjaśnił kilka lat później M. Faradaya ze stanowiska prawo indukcji elektromagnetycznej.
Prądy wirowe zostały szczegółowo zbadane przez francuskiego fizyka Foucaulta (1819 - 1868) i zostały nazwane jego imieniem. Zjawisko nagrzewania się ciał metalowych wirujących w polu magnetycznym nazwał prądami wirowymi.
V jako przykład na ryc. niezakryty pokazuje prądy wirowe indukowane w masywnym rdzeniu umieszczonym w cewce prądu przemiennego. Zmienne pole magnetyczne indukuje prądy, które są zamknięte wzdłuż ścieżek leżących w płaszczyznach prostopadłych do kierunku pola.
Prądy wirowe: a — w rdzeniu masywnym, b — w rdzeniu płytkowym
Sposoby redukcji prądów Foucaulta
Energia zużywana do ogrzewania rdzenia przez prądy wirowe bezużytecznie zmniejsza sprawność urządzeń technicznych typu elektromagnetycznego.
Aby zmniejszyć moc prądów wirowych, zwiększa się opór elektryczny obwodu magnetycznego; w tym celu rdzenie są zbierane z oddzielnych cienkich (0,1-0,5 mm) płytek, izolowanych od siebie specjalnym lakierem lub kamieniem.
Rdzenie magnetyczne wszystkich maszyn i urządzeń prądu przemiennego oraz rdzenie tworników maszyn prądu stałego są montowane z lakierowanych lub powierzchniowych nieprzewodzących folii (fosforanowych), odizolowanych od siebie, wytłoczonych z blachy elektrotechnicznej. Płaszczyzna płytek musi być równoległa do kierunku strumienia magnetycznego.
Przy takim oddzieleniu przekroju rdzenia obwodu magnetycznego prądy wirowe są znacznie osłabione, ponieważ zmniejszają się strumienie magnetyczne blokujące pętle prądów wirowych, a zatem zmniejsza się również emf indukowany przez te prądy. itp. z powstawaniem prądów wirowych.
Do materiału rdzenia wprowadzane są również specjalne dodatki, które również go zwiększają. opór elektryczny. Aby zwiększyć opór elektryczny ferromagnesu, stal elektrotechniczna jest przygotowywana z dodatkiem krzemu.
Wyłożony obwód magnetyczny transformatora
Rdzenie niektórych cewek (cewek) są wyciągnięte z kawałków rozpalonego do czerwoności drutu żelaznego.Paski żelazne są ułożone równolegle do linii strumienia magnetycznego. Prądy wirowe płynące w płaszczyznach prostopadłych do kierunku strumienia magnetycznego są ograniczane przez uszczelnienia izolacyjne. Magnetodielektryki stosuje się na rdzenie magnetyczne urządzeń i urządzeń pracujących z dużą częstotliwością. Aby zmniejszyć prądy wirowe w drutach, te ostatnie są wykonane w postaci wiązki pojedynczych drutów, odizolowanych od siebie.
Lysendrat to system plecionych drutów miedzianych, w którym każdy rdzeń jest odizolowany od sąsiadów. Przewód czołowy jest przeznaczony do użytku z prądami o wysokiej częstotliwości, aby zapobiec występowaniu prądów błądzących i prądów Foucaulta.
Zastosowanie prądów Foucaulta
W niektórych przypadkach prądy wirowe są wykorzystywane w technologii, na przykład do zatrzymania obracania się masywnych części. Siła elektromotoryczna indukowana w elementach przedmiotu obrabianego podczas przekraczania pola magnetycznego powoduje powstawanie w jego grubości prądów zamkniętych, które oddziałując z polem magnetycznym tworzą znaczne przeciwne momenty.
Takie hamowanie magnetoindukcyjne jest również szeroko stosowane do uspokojenia ruchu ruchomych części liczników energii elektrycznej, w szczególności do wytworzenia przeciwnego momentu obrotowego i zatrzymania ruchomej części liczników energii elektrycznej.
W tych urządzeniach dysk zamontowany na osi licznika obraca się w szczelinie magnesu trwałego. Prądy wirowe indukowane w masie dysku podczas tego ruchu, oddziałując ze strumieniem tego samego magnesu, wytwarzają przeciwne i hamujące momenty obrotowe.
Na przykład wykryto prądy wirowe w magnetycznym urządzeniu hamującym tarczy licznika elektrycznego. Obrót, dysk przecina się linie pola magnetycznego magnesu trwałego… W płaszczyźnie dysku powstają prądy wirowe, które z kolei wytwarzają własne strumienie magnetyczne w postaci rur wokół prądów wirowych. Oddziałując z głównym polem magnesu, strumienie te spowalniają dysk.
W niektórych przypadkach za pomocą prądów wirowych można zastosować operacje technologiczne, których nie można wykonać bez prądów o wysokiej częstotliwości. Na przykład przy produkcji urządzeń i urządzeń próżniowych konieczne jest ostrożne usuwanie powietrza i innych gazów z cylindra. Jednak w metalowych łącznikach wewnątrz butli znajdują się resztkowe gazy, które można usunąć dopiero po zagotowaniu butli.
W celu całkowitego odgazowania twornika urządzenie próżniowe umieszcza się w polu generatora wysokiej częstotliwości, w wyniku działania prądów wirowych twornik jest podgrzewany do setek stopni, aż pozostały gaz zostanie zneutralizowany.
Wykorzystanie prądów wirowych w hartowaniu indukcyjnym metali
Przykładem użytecznego zastosowania prądów wirowych pola przemiennego jest elektryczne piece indukcyjne… W nich pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości wytwarzane przez cewkę otaczającą tygiel indukuje prądy wirowe w metalu w tyglu. Energia prądów wirowych jest przekształcana w ciepło, które topi metal.