Mitä pyörrevirrat ovat ja mihin toimenpiteisiin ryhdytään niiden vähentämiseksi
Lyhyt määritelmä
Pyörrevirrat ovat virtauksia, jotka virtaavat johtimissa vuorottelevan magneettikentän vaikutuksesta. Kentän ei välttämättä tarvitse muuttua, vartalo voi liikkua magneettikentässä, samoin virta alkaa virtata siihen.
On mahdotonta löytää todellista virtojen rataa niiden huomioon ottamiseksi. Virta virtaa sinne, missä se löytää polun vähiten vastuskyvyllä. Pyörrevirrat virtaavat aina suljetussa silmukassa. Tärkeimmät olosuhteet sen esiintymiselle ovat esine läsnäolo vuorottevassa magneettikentässä tai sen liike kentän suhteen.
Löytötarina
Vuonna 1824 tutkija D.F. Arago suoritti kokeilun. Hän asensi kuparilevyn yhdelle akselille ja asetti magneettineulan sen yläpuolelle. Kun magneettinen neula pyörii, levy alkaa liikkua. Joten ensimmäistä kertaa havaittu pyörrevirtojen ilmiö. Levy alkoi pyöriä johtuen siitä, että virtavirtojen seurauksena ilmestyi magneettikenttä, joka oli vuorovaikutuksessa nuolen kanssa. Sitä kutsuttiin, kun taas Aragon ilmiö.
Muutaman vuoden kuluttua, sähkömagneettisen induktion laki selvittänyt M. Faraday selitti tämän ilmiön tällä tavalla: liikkuva magneettikenttä indusoi virran levyllä (kuten suljetussa silmukassa) ja se on vuorovaikutuksessa nuolen kentän kanssa.
Miksi toinen nimi on Foucault-virtaukset? Koska fyysikko Foucault tutki yksityiskohtaisesti pyörrevirtojen ilmiötä. Tutkimuksensa aikana hän teki suuren löytön. Se koostui siitä, että pyörrevirtojen vaikutuksen alaiset elimet kuumenevat. Olemme käsitelleet teoriaa, nyt puhumme siitä, missä Foucault-virtauksia käytetään ja jotka aiheuttavat ongelmia.
Alla olevassa videossa on tarkempi määritelmä ilmiöstä:
Vahinko pyörrevirroista
Jos harkitsit 50 Hz: n verkkomuuntajan suunnittelua, huomasit todennäköisesti, että sen ydin on valmistettu ohuista levyistä, vaikka saattaa näyttää siltä, että vankan valetun rakenteen tekeminen oli helpompaa.
Tosiasia, että he kamppailevat pyörrevirtojen kanssa tällä tavalla. Foucault vahvisti niiden kappaleiden lämmityksen, joissa ne virtaavat. Koska muuntajan toiminta perustuu muuttuvien magneettikenttien vuorovaikutuksen periaatteisiin, pyörrevirrat ovat väistämättömiä.
Mahdollinen kappaleiden kuumennus on energian vapautumista lämmön muodossa. Tässä tapauksessa syntyy ydinhäviöitä. Kuinka tämä on vaarallista? Sähköasennuksessa voimakas lämmitys johtaa käämien eristyksen tuhoutumiseen ja koneen vioittumiseen. Pyörrevirrat riippuvat ytimen magneettisista ominaisuuksista.
Kuinka vähentää tappioita
Energian menetyksestä magneettipiirissä ei ole hyötyä, miten sitten käsitellä niitä? Niiden koon pienentämiseksi ydin rekrytoidaan ohuista sähköteräslevyistä - tämä on eräänlainen ennaltaehkäisevä toimenpide hajavirtojen vähentämiseksi. Tällaiset häviöt kuvataan kaavalla, jolla on mahdollista laskea:
Kuten tiedät: mitä pienempi johtimen poikkileikkaus on, sitä suurempi on sen vastus ja sitä suurempi vastus, sitä pienempi virta on. Levyt eristetään toisistaan mittakaavalla tai lakkakerroksella. Suurten muuntajien ytimet vedetään yhteen eristetyllä nastalla. Tämä vähentää ydinhäviötä, ts. nämä ovat tärkeimmät tavat vähentää Foucault-virtauksia.
Mitkä ovat tämän ilmiön vaikutuksen seuraukset? Foucault-virtojen virtauksesta johtuva magneettikenttä heikentää kenttää, jonka vuoksi ne syntyivät. Eli pyörrevirrat vähentävät sähkömagneettien lujuutta. Sama pätee sähkömoottorien ja generaattorin osien suunnitteluun: roottori ja staattori.
Käytännön sovellus
Nyt Foucault-virtojen hyödyllisistä sovelluksista. Metallurgiaan annettiin valtava panos keksinnöllä induktioteräksenvalmistusuuneja. Ne on järjestetty siten, että metallin sula massa sijoitetaan kelan sisään, jonka läpi virtaa suurtaajuusvirta. Sen magneettikenttä indusoi suuria virtauksia metallin sisällä, kunnes se on täysin sulanut.
Kirjailijan huomautus!Induktiouunien kehittäminen lisäsi merkittävästi metallintuotannon ympäristöystävällisyyttä ja muutti sulatusmenetelmien ideaa. Työskentelen metallurgialaitoksella, jossa kymmenen vuotta sitten he käynnistivät uuden korkean teknologian työpajan, jolla oli tällaiset asennukset, ja muutama vuosi uusien laitteiden kehittämisen jälkeen klassinen avotakka suljettiin. Tämä osoittaa tämän metallien kuumennusmenetelmän tuottavuuden. Pyörrevirtoja käytetään myös metallin pintakovettumiseen.
Visuaalinen käyttö käytännössä:
Metallurgian lisäksi niitä käytetään tyhjiölaitteiden valmistuksessa. Ongelmana on kaasujen täydellinen poisto ennen pullon sulkemista. Foucault-virroilla lampun elektrodit kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin, jolloin kaasu deaktivoituu.
Arjessa löydät ilmiön käytön ansiosta keittiön induktioliesi, joille ruokaa valmistetaan. Kuten näette, pyörrevirroilla on edut ja haitat.
Foucault-virrat ovat sekä hyödyllisiä että haitallisia. Joissakin tapauksissa niiden vaikutus ei aiheuta sähköongelmia. Esimerkiksi kaapelilinjojen lähellä oleva putkilinja hajoaa nopeammin ilman ilmeisiä kolmansien osapuolten syitä. Samalla induktiolämmityslaitteet ovat osoittaneet itsensä melko hyvin, varsinkin kun tällainen kotitalouskäyttöön tarkoitettu laite voidaan koota itse. Toivomme, että nyt tiedät mitä Foucault-pyörrevirrat ovat, samoin kuin mitä sovelluksia he löysivät tuotannossa ja jokapäiväisessä elämässä.
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
Ladataan ...
