Hva er virvelstrømmer og hvilke tiltak som blir gjort for å redusere dem
Kort definisjon
Virvelstrømmer er strømmer som strømmer i ledere under påvirkning av et vekslende magnetfelt. Ikke nødvendigvis må feltet endre seg, kroppen kan bevege seg i et magnetfelt, det samme vil en strøm begynne å strømme i det.
Det er umulig å finne strømmenes virkelige bane for å ta hensyn til dem, strømmen flyter dit den finner banen med minst mulig motstand. Virvelstrømmer flyter alltid i en lukket sløyfe. Hovedbetingelsene for dens forekomst er tilstedeværelsen av et objekt i et vekslende magnetfelt eller dens bevegelse i forhold til feltet.
Oppdagelseshistorie
I 1824 forskeren D.F. Arago gjennomførte et eksperiment. Han monterte en kobberskive på den ene aksen, plasserte en magnetisk nål over den. Når magnetnålen roterer, begynner disken å bevege seg. Så for første gang observert fenomenet virvelstrømmer. Disken begynte å rotere på grunn av det faktum at på grunn av strømmen av strømmer dukket det opp et magnetfelt, som samhandlet med pilen. Det ble kalt, mens fenomenet Arago.
Etter et par år forklarte M. Faraday, som oppdaget loven om elektromagnetisk induksjon, dette fenomenet på denne måten: et magnetisk felt i bevegelse induserer en strøm på disken (som i en lukket sløyfe), og det samhandler med pilfeltet.
Hvorfor heter det andre navnet Foucault-strømmer? Fordi fysikeren Foucault undersøkte detaljert fenomenet virvelstrømmer. I løpet av forskningen gjorde han en stor oppdagelse. Det besto i det faktum at kropper under påvirkning av virvelstrømmer varmer opp. Vi har behandlet teorien, nå skal vi snakke om hvor Foucault-strømmer brukes og som skaper problemer.
Videoen nedenfor gir en mer detaljert definisjon av dette fenomenet:
Skader fra virvelstrømmer
Hvis du vurderte utformingen av en 50 Hz nettverkstransformator, la du sannsynligvis merke til at kjernen er laget av tynne ark, selv om det kan se ut som om det var lettere å lage en solid støpt struktur.
Fakta er at de sliter med virvelstrømmer på denne måten. Foucault etablerte oppvarmingen av kroppene de flyter i. Siden driften av transformatoren er basert på prinsippene om interaksjon mellom variable magnetfelt, er virvelstrømmer uunngåelige.
Enhver oppvarming av legemer er frigjøring av energi i form av varme. I dette tilfellet vil kjernetap oppstå. Hvordan er dette farlig? I et elektrisk anlegg fører sterk oppvarming til ødeleggelse av isolasjonen av viklingene og maskinens feil. Virvelstrømmer avhenger av de magnetiske egenskapene til kjernen.
Hvordan redusere tap
Tap av energi i magnetkretsen er ikke nyttig, hvordan hvordan håndtere dem? For å redusere størrelsen rekrutteres kjernen fra tynne plater av elektrisk stål - dette er et slags forebyggende tiltak for å redusere bortkommen strømmer. Slike tap er beskrevet av formelen som det er mulig å beregne:
Som du vet: jo mindre tverrsnittet på lederen, desto større er motstanden, og jo større dens motstand, desto lavere er strømmen. Platene er isolert fra hverandre ved skala eller et lag med lakk. Kjernene til store transformatorer dras sammen av en isolert stender. Dette reduserer kjernetapet, dvs. dette er de viktigste måtene å redusere Foucault-strømmen på.
Hva er konsekvensene av påvirkningen av dette fenomenet? Magnetfeltet som oppstår på grunn av strømmen av Foucault-strømmer, svekker feltet på grunn av hvilket de oppsto. Det vil si at virvelstrømmer reduserer styrken til elektromagneter. Det samme gjelder design av deler av elektriske motorer og generator: rotor og stator.
Praktisk anvendelse
Nå om nyttige anvendelser av Foucault-strømmer. Et stort bidrag ble gitt til metallurgi ved oppfinnelsen av induksjonsstålfremføringsovner. De er anordnet på en slik måte at den smeltede massen av metall plasseres i en spole som en høyfrekvent strøm strømmer gjennom. Dets magnetiske felt induserer store strømmer inne i metallet til det er fullstendig smeltet.
Merknad fra forfatteren!Utviklingen av induksjonsovner økte miljøvennligheten til metallproduksjon betydelig og endret ideen om smeltemetoder. Jeg jobber på et metallurgisk anlegg, der de for ti år siden lanserte et nytt høyteknologisk verksted med slike installasjoner, og noen år etter utviklingen av nytt utstyr ble den klassiske åpen ildstedet stengt. Dette indikerer produktiviteten til denne metoden for oppvarming av metaller. Virvelstrømmer brukes også til overflateherding av metall.
Visuell anvendelse i praksis:
I tillegg til metallurgi, brukes de til fremstilling av vakuuminnretninger. Problemet er fullstendig fjerning av gasser før kolben forsegles. Ved å bruke Foucault-strømmer blir elektrodene til lampen oppvarmet til høye temperaturer, og deaktiverer dermed gassen.
I hverdagen kan du finne induksjonskomfyrer som maten tilberedes på, takket være anvendelsen av dette fenomenet. Som du kan se, virvelstrømmer har sine fordeler og ulemper.
Foucaults strømmer er både gunstige og skadelige. I noen tilfeller medfører påvirkningen ikke elektriske problemer. For eksempel synker en rørledning som er lagt i nærheten av kabellinjer raskere uten åpenbare tredjepartsgrunner. Samtidig har induksjonsoppvarmingsanordninger vist seg ganske bra, spesielt siden en slik innretning for husholdning kan monteres selv. Vi håper at nå vet du hva Foucault virvelstrømmer er, samt hvilken applikasjon de fant i produksjonen og i hverdagen.
Relaterte materialer:
Laster inn ...
