Kas ir virpuļu straumes un kādi pasākumi tiek veikti, lai tās samazinātu
Īsa definīcija
Virpuļstrāvas ir strāvas, kas vadītājos plūst mainīga magnētiskā lauka ietekmē. Ne vienmēr laukam ir jāmainās, ķermenis var pārvietoties magnētiskajā laukā, tajā pašā laikā tajā sāks plūst strāva.
Nav iespējams atrast reālo straumju trajektoriju, lai tās ņemtu vērā, strāva plūst tur, kur tā atrod ceļu ar vismazāko pretestību. Virpuļu straumes vienmēr plūst slēgtā cilpā. Galvenie tā rašanās apstākļi ir objekta klātbūtne mainīgā magnētiskajā laukā vai tā kustība attiecībā pret lauku.
Atklāšanas stāsts
1824. gadā zinātnieks D.F. Arago veica eksperimentu. Uz vienas ass viņš uzmontēja vara disku, virs tā novietoja magnētisko adatu. Kad magnētiskā adata griežas, disks sāk kustēties. Tātad pirmo reizi tika novērota virpuļstrāvu parādība. Disks sāka griezties sakarā ar to, ka straumju plūsmas dēļ parādījās magnētiskais lauks, kas mijiedarbojās ar bultiņu. To sauca, kamēr Arago fenomens.
Pēc pāris gadiem M. Faraday, kurš atklāja elektromagnētiskās indukcijas likumu, šo parādību izskaidroja šādi: kustīgs magnētiskais lauks inducē strāvu diskā (tāpat kā slēgtā cilpā) un tas mijiedarbojas ar bultiņas lauku.
Kāpēc otrā nosaukuma Foucault straumes? Tā kā fiziķis Foucault sīki izpētīja virpuļstrāvu fenomenu. Pētījuma laikā viņš izdarīja lielu atklājumu. Tas sastāvēja no fakta, ka virpuļstrāvu ietekmē esošie ķermeņi sakarst. Mēs esam tikuši galā ar teoriju, tagad runāsim par to, kur tiek izmantotas Foucault straumes un kuras rada problēmas.
Zemāk esošajā videoklipā ir sniegta sīkāka šīs parādības definīcija:
Kaitējums no virpuļu straumēm
Ja jūs apsvērtu 50 Hz tīkla transformatora dizainu, jūs droši vien pamanījāt, ka tā kodols ir izgatavots no plānām loksnēm, lai gan varētu šķist, ka to bija vieglāk izgatavot no cietas lietnes struktūras.
Fakts ir tāds, ka viņi šādā veidā cīnās ar virpuļu straumēm. Foucault noteica ķermeņa karsēšanu, kurā tās plūst. Tā kā transformatora darbība balstās uz mainīgu magnētisko lauku mijiedarbības principiem, virpuļstrāvas ir neizbēgamas.
Jebkura ķermeņa sildīšana ir enerģijas izdalīšana siltuma veidā. Šajā gadījumā radīsies galvenie zaudējumi. Cik tas ir bīstami? Elektroinstalācijā spēcīga sildīšana noved pie tinumu izolācijas iznīcināšanas un mašīnas kļūmes. Virpuļstrāvas ir atkarīgas no serdes magnētiskajām īpašībām.
Kā samazināt zaudējumus
Enerģijas zudums magnētiskajā ķēdē nav lietderīgs, kā tad rīkoties ar tiem? Lai samazinātu to izmēru, serde tiek vervēta no plānām elektriskā tērauda plāksnēm - tas ir sava veida preventīvs pasākums, lai samazinātu klaiņojošās straumes. Šādus zaudējumus raksturo formula, pēc kuras var aprēķināt:
Kā jūs zināt: jo mazāks ir vadītāja šķērsgriezums, jo lielāka ir tā pretestība un jo lielāka ir tā pretestība, jo mazāka ir strāva. Plāksnes ir izolētas viena no otras ar mērogu vai lakas kārtu. Lielu transformatoru serdes tiek savilktas kopā ar izolētu tapu. Tas samazina kodola zudumus, t.i. šie ir galvenie Foucault straumju samazināšanas veidi.
Kādas ir šīs parādības ietekmes sekas? Magnētiskais lauks, kas rodas no Foucault straumēm, vājina lauku, kura dēļ tie radās. Tas ir, virpuļstrāvas samazina elektromagnētu izturību. Tas pats attiecas uz elektromotoru un ģeneratora daļu projektēšanu: rotoru un statoru.
Praktiska pielietošana
Tagad par Foucault straumju noderīgajiem pielietojumiem. Izgudrojot indukcijas tērauda ražošanas krāsnis, metalurģijā tika ieguldīts milzīgs ieguldījums. Tie ir izvietoti tā, lai izkausētā metāla masa tiktu ievietota spoles iekšpusē, caur kuru plūst augstas frekvences strāva. Tā magnētiskais lauks izraisa lielas strāvas metāla iekšpusē, līdz tas ir pilnībā izkusis.
Autora piezīme!Izstrādājot indukcijas krāsnis, ievērojami palielinājās metālu ražošanas videi draudzīgums un mainījās ideja par kausēšanas metodēm. Es strādāju metalurģijas rūpnīcā, kur pirms desmit gadiem viņi uzsāka jaunu augsto tehnoloģiju darbnīcu ar šādām instalācijām, un dažus gadus pēc jauna aprīkojuma izstrādes tika slēgta klasiskā atvērtā pavarda. Tas norāda uz šīs metālu sildīšanas metodes produktivitāti. Virpuļstrāvas tiek izmantotas arī metāla virsmu sacietēšanai.
Vizuāls pielietojums praksē:
Papildus metalurģijai tos izmanto vakuuma ierīču ražošanā. Problēma ir pilnīga gāzu noņemšana pirms kolbas noslēgšanas. Izmantojot Foucault strāvas, luktura elektrodi tiek uzkarsēti līdz augstā temperatūrā, tādējādi deaktivizējot gāzi.
Ikdienā, pateicoties šīs parādības piemērošanai, jūs varat atrast indukcijas plītis, kurās tiek gatavoti ēdieni. Kā redzat, virpuļu straumēm ir savi plusi un mīnusi.
Foucault straumes ir gan labvēlīgas, gan kaitīgas. Dažos gadījumos to ietekme nerada elektriskas problēmas. Piemēram, cauruļvads, kas novietots netālu no kabeļu līnijām, ātrāk sabrūk bez acīmredzamiem trešo personu iemesliem. Tajā pašā laikā indukcijas sildīšanas ierīces ir sevi parādījušas diezgan labi, jo īpaši tāpēc, ka šādu ierīci sadzīvei var montēt pats. Mēs ceram, ka tagad jūs zināt, kas ir Foucault virpuļstrāvas, kā arī to, kādu pielietojumu viņi atrada ražošanā un ikdienas dzīvē.
Saistītie materiāli:
Notiek ielāde ...
