Girdap akımları nedir ve bunları azaltmak için hangi önlemler alınır?
Kısa tanım
Girdap akımları, alternatif bir manyetik alanın etkisi altında iletkenlerde akan akımlardır. Mutlaka alanın değişmesi gerekmez, vücut manyetik bir alanda hareket edebilir, hepsi aynı, içinde bir akım akmaya başlayacaktır.
Akımların onları dikkate almak için gerçek yörüngesini bulmak imkansızdır, akım en az dirençle yolu bulduğu yerde akar. Girdap akımları her zaman kapalı bir döngüde akar. Oluşumunun ana koşulları, bir nesnenin alternatif bir manyetik alandaki varlığı veya alana göre hareketidir.
Keşif hikayesi
1824'te bilim adamı D.F. Arago bir deney yaptı. Bir eksene bir bakır disk taktı, üzerine bir manyetik iğne yerleştirdi. Manyetik iğne döndükçe, disk hareket etmeye başlar. Böylece ilk kez girdap akımları fenomeni gözlemlendi. Disk, akımların akışı nedeniyle okla etkileşen bir manyetik alanın ortaya çıkması nedeniyle dönmeye başladı. Arago fenomeni iken denirdi.
Birkaç yıl sonra, elektromanyetik indüksiyon yasasını keşfeden M. Faraday, bu fenomeni şu şekilde açıkladı: hareketli bir manyetik alan diskte (kapalı bir döngüde olduğu gibi) bir akım indükler ve ok alanı ile etkileşir.
İkinci isim neden Foucault akımları? Çünkü fizikçi Foucault girdap akımları olgusunu ayrıntılı olarak araştırdı. Araştırması sırasında büyük bir keşif yaptı. Girdap akımlarının etkisi altındaki cisimlerin ısınmasından oluşuyordu. Teoriyi ele aldık, şimdi Foucault akımlarının nerede kullanıldığı ve sorunlara neden olacağı hakkında konuşacağız.
Aşağıdaki video, bu fenomenin daha ayrıntılı bir tanımını sunmaktadır:
Girdap akımlarından zarar
50 Hz ağ transformatörünün tasarımını düşünüyorsanız, muhtemelen sağlam bir döküm yapısı yapmak daha kolay gibi görünse de, çekirdeğinin ince tabakalardan yapılmış olduğunu fark ettiniz.
Gerçek şu ki, girdap akımları ile bu şekilde mücadele ediyorlar. Foucault, içinde aktıkları cisimlerin ısınmasını sağlamıştır. Transformatörün çalışması değişken manyetik alanların etkileşim prensiplerine dayandığından, girdap akımları kaçınılmazdır.
Vücudun herhangi bir ısınması, enerjinin ısı şeklinde salınmasıdır. Bu durumda çekirdek kayıplar meydana gelecektir. Bu nasıl tehlikeli? Elektrik tesisatında güçlü ısıtma, sargıların yalıtımının tahrip olmasına ve makinenin arızalanmasına yol açar. Girdap akımları çekirdeğin manyetik özelliklerine bağlıdır.
Kayıplar nasıl azaltılır
Manyetik devrede enerji kaybı faydalı değildir, o zaman onlarla nasıl başa çıkılır? Boyutlarını azaltmak için, çekirdek ince elektrikli çelik plakalardan işe alınır - bu, kaçak akımları azaltmak için bir tür önleyici tedbirdir. Bu tür kayıplar, hesaplamanın mümkün olduğu formül ile tanımlanır:
Bildiğiniz gibi: iletkenin kesiti ne kadar küçük olursa, direnci o kadar büyük ve direnci o kadar büyük olursa, akım o kadar düşük olur. Plakalar birbirinden ölçek veya bir vernik tabakası ile izole edilir. Büyük transformatörlerin çekirdekleri, yalıtılmış bir saplama ile birlikte çekilir. Bu çekirdek kaybını azaltır, yani. bunlar Foucault akımlarını azaltmanın ana yoludur.
Bu fenomenin etkisinin sonuçları nelerdir? Foucault akımlarının akışından kaynaklanan manyetik alan, ortaya çıktıkları alanı zayıflatır. Yani, girdap akımları elektromıknatısların gücünü azaltır. Aynısı elektrik motorları ve jeneratör parçalarının tasarımı için de geçerlidir: rotor ve stator.
Pratik uygulama
Şimdi Foucault akımlarının faydalı uygulamaları hakkında. İndüksiyon çelik üretim fırınlarının icadı ile metalurjiye büyük katkı sağlandı. Erimiş metal kütlesi, içinden yüksek frekanslı bir akımın aktığı bir bobinin içine yerleştirilecek şekilde düzenlenirler. Manyetik alanı tamamen eriyene kadar metalin içinde büyük akımlar oluşturur.
Yazarın notu!İndüksiyon fırınlarının geliştirilmesi, metal üretiminin çevre dostu olmasını önemli ölçüde artırdı ve eritme yöntemleri fikrini değiştirdi. On yıl önce bu tür kurulumlarla yeni bir yüksek teknoloji atölyesi başlattıkları ve yeni ekipmanın geliştirilmesinden birkaç yıl sonra klasik açık ocak kapatıldığı bir metalürjik tesiste çalışıyorum. Bu, bu metal ısıtma yönteminin verimliliğini gösterir. Girdap akımları metalin yüzey sertleştirilmesinde de kullanılır.
Uygulamada görsel uygulama:
Metalurjiye ek olarak, vakum cihazlarının imalatında kullanılırlar. Sorun, şişeyi kapatmadan önce gazların tamamen çıkarılmasıdır. Foucault akımlarını kullanarak, lambanın elektrotları yüksek sıcaklıklara ısıtılır, böylece gaz devre dışı bırakılır.
Günlük yaşamda, bu fenomenin uygulanması sayesinde yiyeceklerin pişirildiği indüksiyon ocaklarını bulabilirsiniz. Gördüğünüz gibi, girdap akımlarının artıları ve eksileri var.
Foucault akımları hem faydalı hem de zararlıdır. Bazı durumlarda, etkileri elektrik problemleri içermez. Örneğin, kablo hatlarının yanına döşenmiş bir boru hattı, belirgin bir üçüncü taraf nedeni olmaksızın daha hızlı bozulur. Aynı zamanda, indüksiyonlu ısıtma cihazları kendilerini özellikle iyi göstermiştir, çünkü özellikle evde kullanım için böyle bir cihaz kendiniz monte edilebilir. Artık Foucault girdap akımlarının ne olduğunu ve üretimde ve günlük yaşamda hangi uygulamayı bulduklarını bildiğinizi umuyoruz.
İlgili malzemeler:
Yükleniyor ...
