Hvad er hvirvelstrømme, og hvilke foranstaltninger der træffes for at reducere dem
Kort definition
Virvelstrømme er strømme, der strømmer i ledere under påvirkning af et vekslende magnetfelt. Ikke nødvendigvis skal feltet ændre sig, kroppen kan bevæge sig i et magnetfelt, det samme, en strøm begynder at strømme i det.
Det er umuligt at finde strømmenes virkelige bane for at tage dem i betragtning, strømmen flyder, hvor den finder stien med mindst modstand. Virvelstrømme flyder altid i en lukket sløjfe. Hovedbetingelserne for dets forekomst er emnet i et vekslende magnetfelt eller bevæger sig rundt i feltet.
Opdagelseshistorie
I 1824 forskeren D.F. Arago gennemførte et eksperiment. Han monterede en kobberskive på den ene akse og placerede en magnetisk nål over den. Når magnetnålen roterer, begynder disken at bevæge sig. Så for første gang observerede fænomenet hvirvelstrømme. Disken begyndte at rotere på grund af det faktum, at på grund af strømmen af strømme optrådte et magnetfelt, der interagerede med pilen. Det blev kaldt, mens fænomenet Arago.
Efter et par år forklarede M. Faraday, der opdagede loven om elektromagnetisk induktion, dette fænomen på denne måde: et bevægende magnetfelt inducerer en strøm på disken (som i en lukket sløjfe), og det interagerer med pilefeltet.
Hvorfor er det andet navn Foucault-strømme? Fordi fysikeren Foucault undersøgte detaljeret fænomenet hvirvelstrømme. I løbet af sin forskning gjorde han en stor opdagelse. Det bestod i det faktum, at kroppe under påvirkning af hvirvelstrømme opvarmes. Vi har behandlet teorien, nu vil vi tale om, hvor Foucault-strømme bruges, og som skaber problemer.
Videoen nedenfor giver en mere detaljeret definition af dette fænomen:
Skader fra virvelstrømme
Hvis du overvejede designet af en 50 Hz netværkstransformator, har du sandsynligvis bemærket, at dens kerne er lavet af tynde lag, selvom det måske ser ud til, at det var lettere at fremstille en solid støbt struktur.
Faktum er, at de kæmper med virvelige strømme på denne måde. Foucault etablerede opvarmningen af de kroppe, de flyder i. Eftersom operationen af transformeren er baseret på principperne for interaktion mellem variable magnetfelter, er hvirvelstrømme uundgåelige.
Enhver opvarmning af kroppe er frigørelse af energi i form af varme. I dette tilfælde vil kernetab forekomme. Hvordan er dette farligt? I en elektrisk installation fører kraftig opvarmning til ødelæggelse af isolering af viklingerne og maskinens fejl. Virvelstrømme afhænger af kernens magnetiske egenskaber.
Sådan reduceres tab
Tab af energi i det magnetiske kredsløb er ikke nyttigt, så hvordan skal man håndtere dem? For at reducere deres størrelse rekrutteres kernen fra tynde plader af elektrisk stål - dette er en slags forebyggende foranstaltning for at reducere vandløbstrømme. Sådanne tab beskrives med formlen, som det er muligt at beregne:
Som du ved: jo mindre tværsnittet af lederen er, jo større er dens modstand, og jo større dens modstand, desto lavere er strømmen. Pladerne isoleres fra hinanden ved skala eller et lag med lak. Kernerne i store transformere trækkes sammen af en isoleret stud. Dette reducerer kernetab, dvs. dette er de vigtigste måder at reducere Foucault-strømme på.
Hvilke konsekvenser har dette fænomens indflydelse? Det magnetiske felt, der opstår på grund af strømmen af Foucault-strømme, svækker det felt, som de opstod. Det vil sige, hvirvelstrømme reducerer styrken af elektromagneter. Det samme gælder designet til dele af elektriske motorer og generator: rotor og stator.
Praktisk anvendelse
Nu om de nyttige anvendelser af Foucault-strømme. Et enormt bidrag blev ydet til metallurgi ved opfindelsen af induktionsstålfremstillingsovne. De er arrangeret på en sådan måde, at den smeltede masse af metal anbringes i en spole, gennem hvilken en højfrekvent strøm strømmer. Dets magnetiske felt inducerer store strømme inde i metallet, indtil det er helt smeltet.
Notat af forfatteren!Udviklingen af induktionsovne øgede miljøvenligheden af metalproduktion markant og ændrede ideen om smeltemetoder. Jeg arbejder på et metallurgisk anlæg, hvor de for ti år siden lancerede et nyt højteknologisk værksted med sådanne installationer, og få år efter udviklingen af nyt udstyr blev den klassiske åben ildsted lukket. Dette indikerer produktiviteten af denne metode til opvarmning af metaller. Virvelstrømme bruges også til overfladehærdning af metal.
Visuel anvendelse i praksis:
Ud over metallurgi bruges de til fremstilling af vakuumindretninger. Problemet er den komplette fjernelse af gasser, før kolben forsegles. Ved hjælp af Foucault-strømme opvarmes lampens elektroder til høje temperaturer, hvorved gassen deaktiveres.
I hverdagen kan du finde køkkeninduktionskoger, som mad koges til, takket være anvendelsen af dette fænomen. Som du kan se, har virvelstrømme deres fordele og ulemper.
Foucaults strømme er både gavnlige og skadelige. I nogle tilfælde medfører deres indflydelse ikke elektriske problemer. F.eks. Falder en rørledning, der er lagt i nærheden af kabellinjer, hurtigere af ingen åbenbare tredjepartsårsager. På samme tid har induktionsopvarmningsanordninger vist sig godt, især da en sådan enhed til husholdningsbrug selv kan samles. Vi håber, at du nu ved, hvad Foucault virvelstrømme er, samt hvilken anvendelse de fandt i produktionen og i hverdagen.
Relaterede materialer:
Indlæser ...
