Vířivé proudy

V elektrických přístrojích, nástrojích a strojích se kovové části někdy pohybují v magnetickém poli nebo stacionární kovové části protínají siločáry v měnícím se magnetickém poli. Tyto kovové části evokují EMF samoindukce.

Pod vlivem těchto atd. c. ve hmotě kovové části vířivé proudy (Foucaultovy proudy), které jsou ve hmotě uzavřeny a tvoří řetězce vířivých proudů.

Vířivé proudy (též Foucaultovy proudy) jsou elektrické proudy, které vznikají v důsledku elektromagnetické indukce ve vodivém prostředí (nejčastěji kovu) při změně magnetického toku, který jím prochází.

Vířivé proudy generují vlastní magnetické toky, které procházejí Lenzovo pravidlo, působí proti magnetickému toku cívky a zeslabuje ji. Způsobují také ohřev jádra, což je plýtvání energií.

Nechte to mít jádro z kovového materiálu. Na toto jádro nasadíme cívku, po které projíždíme střídavý proud… Kolem cívky bude jádrem procházet střídavý magnetický proud.V tomto případě bude v jádře indukováno indukované EMF, které zase způsobí proudy v jádru nazývané vířivé proudy. Tyto vířivé proudy ohřívají jádro. Protože elektrický odpor jádra je nízký, indukované proudy indukované v jádrech mohou být poměrně velké a zahřívání jádra může být značné.

Vznik Foucaultových proudů (vířivé proudy)

Vířivé proudy poprvé objevil francouzský vědec D.F. Arago (1786 — 1853) v roce 1824 v měděném kotouči umístěném na ose pod otočnou magnetickou jehlou. Díky vířivým proudům se disk začal otáčet. Tento jev zvaný Aragoův fenomén vysvětlil o pár let později M. Faraday z pozice zákon elektromagnetické indukce.

Vířivé proudy podrobně studoval francouzský fyzik Foucault (1819 - 1868) a jsou po něm pojmenovány. Fenomén zahřívání kovových těles rotujících v magnetickém poli nazval vířivými proudy.

V jako příklad na obr. odkryté ukazuje vířivé proudy indukované v masivním jádru umístěném ve střídavé cívce. Střídavé magnetické pole indukuje proudy, které jsou uzavřeny podél drah ležících v rovinách kolmých ke směru pole.

Vířivé proudy: a — v masivním jádru, b — v lamelárním jádru

Způsoby, jak snížit Foucaultovy proudy

Výkon spotřebovaný na ohřev aktivní zóny vířivými proudy zbytečně snižuje účinnost technických zařízení elektromagnetického typu.

Pro snížení výkonu vířivých proudů se zvyšuje elektrický odpor magnetického obvodu; za tímto účelem se jádra shromažďují ze samostatných tenkých (0,1-0,5 mm) desek, které jsou navzájem izolované pomocí speciálního laku nebo kamene.

Magnetická jádra všech střídavých strojů a přístrojů a jádra armatur stejnosměrných strojů jsou sestavena z lakovaných nebo povrchových nevodivých filmových (fosfátových) desek, vzájemně izolovaných, lisovaných z elektroocelového plechu. Rovina desek musí být rovnoběžná se směrem magnetického toku.

Při takovém oddělení průřezu jádra magnetického obvodu jsou vířivé proudy výrazně zeslabeny, protože magnetické toky, které blokují smyčky vířivých proudů, jsou sníženy, a proto je také sníženo emf indukované těmito proudy. atd. s tvorbou vířivých proudů.

Do materiálu jádra jsou také zavedeny speciální přísady, které ho také zvyšují. elektrický odpor. Pro zvýšení elektrického odporu feromagnetika se elektroocel připravuje s přísadou křemíku.

Linkovaný magnetický obvod transformátoru

Jádra některých cívek (cívek) jsou tažena z kousků rozžhaveného železného drátu, železné pásy jsou umístěny rovnoběžně s čarami magnetického toku. Vířivé proudy proudící v rovinách kolmých ke směru magnetického toku jsou omezeny izolačními těsněními. Magnetodielektrika se používají pro magnetická jádra zařízení a zařízení pracujících na vysoké frekvenci. Aby se snížily vířivé proudy v drátech, jsou dráty vyrobeny ve formě svazku jednotlivých drátů, které jsou od sebe izolované.

Lysendrat je systém pletených měděných drátů, ve kterých je každé jádro izolováno od svých sousedů. Čelní vodič je navržen pro použití s ​​vysokofrekvenčními proudy, aby se zabránilo vzniku bludných proudů a Foucaultových proudů.

Aplikace Foucaultových proudů

V některých případech se v technice využívají vířivé proudy, například k zastavení rotace masivních dílů. Elektromotorická síla indukovaná v prvcích obrobku při průchodu magnetickým polem způsobuje v jeho tloušťce uzavřené proudy, které při interakci s magnetickým polem vytvářejí významné protimomenty.

Takové magneto-indukční brzdění se také široce používá pro zklidnění pohybu pohyblivých částí elektroměrů, zejména pro vytvoření protimomentu a zastavení pohyblivé části elektroměrů.

U těchto zařízení se v mezeře permanentního magnetu otáčí kotouč namontovaný na ose počítadla. Vířivé proudy indukované ve hmotě disku během tohoto pohybu, interagující s tokem stejného magnetu, vytvářejí opačné a brzdné momenty.

Například vířivé proudy byly detekovány v magnetickém brzdovém zařízení kotouče elektroměru. Rotace, disk protíná magnetické siločáry permanentního magnetu… Vířivé proudy vznikají v rovině disku, které zase vytvářejí své vlastní magnetické toky ve formě trubic kolem vířivého proudu. Při interakci s hlavním polem magnetu tyto toky zpomalují kotouč.

V některých případech lze pomocí vířivých proudů využít technologické operace, které nelze realizovat bez vysokofrekvenčních proudů. Například při výrobě vakuových zařízení a zařízení je nutné opatrně odsát vzduch a další plyny z láhve. V kovových armaturách uvnitř láhve je však zbytkový plyn, který lze odstranit až po vyvaření láhve.

Pro úplné odplynění kotvy je v poli vysokofrekvenčního generátoru umístěno vakuové zařízení, v důsledku působení vířivých proudů se kotva zahřeje na stovky stupňů, dokud se zbylý plyn nezneutralizuje.

Využití vířivých proudů při indukčním kalení kovů

Příkladem užitečné aplikace vířivých proudů střídavého pole je elektrické indukční pece… V nich vysokofrekvenční magnetické pole vytvořené cívkou, která obklopuje kelímek, indukuje vířivé proudy v kovu v kelímku. Energie vířivých proudů se přeměňuje na teplo, které taví kov.