- Praktična primjena vrtložnih struja
- Kovitlac i učinak kože
- Principi vrtložnih struja
- Smanjenje vrtložnih struja
Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Dijelovi napravljeni od metala iz automobila ili raznih električnih uređaja imaju sposobnost kretanja u magnetskom polju i presijecaju se s električnim vodovima. Zbog toga se formira samo-indukcija. Predlažemo razmatranje anomalnih vrtložnih struja Foucaulta, protoka zraka, njihove definicije, primjene, utjecaja i kako smanjiti gubitke vrtložnih struja u transformatoru.
Iz Faradayevog zakona slijedi da promjena magnetskog toka stvara inducirano električno polje čak iu praznom prostoru.
Ako se u taj prostor umetne metalna ploča, inducirano električno polje dovodi do pojave električne struje u metalu. Ove inducirane struje nazivaju se vrtložne struje.
Foucaultove struje su struje, čija se indukcija provodi u vodljivim dijelovima različitih električnih uređaja i strojeva, a Foucaultove lutajuće struje su posebno opasne za prolazak vode ili plinova, jer njihov se smjer u načelu ne može kontrolirati.
Ako se inducirane protustrujne struje stvaraju promjenom magnetskog polja, tada će vrtložne struje biti okomite na magnetsko polje i kretat će se u krugu ako je polje ujednačeno. Ova inducirana električna polja su vrlo različita od elektrostatskih električnih polja točkastih naboja.
Praktična primjena vrtložnih struja
Vrtložne struje su korisne u industriji za rasipanje neželjene energije, na primjer, mehanički balansiranu ruku, posebno ako je struja vrlo visoka. Magnet na kraju nosača podešava vrtložne struje u metalnoj ploči pričvršćenoj za kraj nosača, recimo, ansys.
Fizika uči da se vrtložni tokovi mogu koristiti i kao učinkovita sila kočenja u motorima tranzitnog vlaka. Elektromagnetski uređaji i mehanizmi na vlaku u blizini tračnica posebno su podešeni za stvaranje vrtložnih struja. Zbog kretanja struje dobiva se glatko spuštanje sustava i vlak se zaustavlja.
Uvijene struje su štetne za mjerne transformatore i za ljude. U transformatoru se koristi metalna jezgra za povećanje protoka. Nažalost, vrtložne struje proizvedene u armaturi ili jezgri mogu povećati gubitak energije. Konstruiranjem metalne jezgre izmjeničnih slojeva vodljivih i neprovodnih energetskih materijala, veličina induciranih petlji se smanjuje, čime se smanjuje gubitak energije. Buka koju transformator proizvodi tijekom rada posljedica je upravo takvog konstruktivnog rješenja.
Video: Foucaultove vrtložne struje
Još jedna zanimljiva uporaba vrtložnog vala - njihova uporaba u mjeračima struje ili u medicini. Na dnu svakog brojača nalazi se tanki aluminijski disk koji se uvijek okreće. Taj se disk kreće u magnetskom polju, tako da uvijek postoje vrtložne struje, čija je svrha usporiti kretanje diska. Zbog toga senzor radi točno i bez kapi.
Kovitlac i učinak kože
U slučaju kada postoje vrlo jake vrtložne struje (pri visokoj frekvenciji struje), gustoća struje u tijelu postaje mnogo manja nego na njihovim površinama. To je takozvani efekt kože, njegove metode se koriste za izradu posebnih premaza za žice i cijevi, koji su razvijeni posebno za vrtložne struje i testirani u ekstremnim uvjetima.
To je dokazao i znanstvenik Eckert, koji je istraživao elektromagnetska polja i instalacije transformatora.
Principi vrtložnih struja
Svitak bakrene žice je uobičajena metoda za reprodukciju indukcije vrtložne struje. Izmjenična struja koja prolazi kroz zavojnicu stvara magnetsko polje unutar i oko svitka. Magnetska polja oblikuju linije oko žice i spajaju se u veće petlje. Ako se struja poveća u jednoj petlji, magnetsko polje će se proširiti kroz neke ili sve žičane petlje koje su u neposrednoj blizini. To izaziva histerezu u susjednim petljama i uzrokuje protok elektrona ili vrtložnih struja u električki vodljivom materijalu. Bilo koji kvar u materijalu, uključujući promjene debljine zida, pukotina i drugih prekida, može promijeniti protok vrtložnih struja.
Ohmov zakon
Ohmov zakon je jedna od najosnovnijih formula za određivanje električnog toka. Napon podijeljen na otpor, Ohm, određuje električnu struju u amperima. Treba zapamtiti da formula za izračunavanje struja ne postoji, potrebno je koristiti primjere proračuna magnetskog polja.
induktanca
Izmjenična struja koja prolazi kroz zavojnicu stvara magnetsko polje unutar i oko svitka. S povećanjem struje, svitak inducira cirkulaciju (vrtloga) strujanja u vodljivom materijalu koji se nalazi u blizini zavojnice. Amplituda i faza vrtložnih struja će varirati ovisno o opterećenju svitka i njegovoj otpornosti. Ako se na površini ili ispod površine nalazi razmak u električki vodljivom materijalu, tok vrtložnih struja će se prekinuti. Za njegovo podešavanje i upravljanje postoje posebni uređaji s različitim frekvencijskim kanalima.
Magnetska polja
Fotografija pokazuje kako vrtložne električne struje tvore magnetsko polje u svitku. Svitci, pak, tvore vrtložne struje u električki vodljivom materijalu i također stvaraju vlastita magnetska polja.
Otkrivanje pogreške
Promjena napona na svitku će utjecati na materijal, skeniranje i proučavanje vrtložnih struja omogućuje izradu uređaja za mjerenje površinskih i podzemnih diskontinuiteta. Na otkrivanje nedostataka može utjecati nekoliko čimbenika:
- Provodljivost materijala ima značajan utjecaj na putovanje vrtložnih struja;
- Propusnost vodljivog materijala također ima veliki utjecaj zbog svoje sposobnosti da bude magnetizirana. Ravna površina je mnogo lakše skenirati nego neujednačena.
- Dubina prodiranja vrlo je važna u kontroli vrtložnih struja. Površinske pukotine mnogo je lakše otkriti nego defekti ispod površine.
- Isto vrijedi i za površinu. Što je područje manje, to je brže stvaranje vrtložnih struja.
Otkrivanje detektora deformacije konture
Postoje stotine standardnih i posebnih sondi koje se izrađuju za određene vrste površina i kontura. Rubovi, utori, obrisi i debljina metala pridonose uspjehu ili neuspjehu ispitivanja. Svitak koji je preblizu površini vodljivog materijala ima najveću mogućnost otkrivanja prekida. Za složene sklopove, svitak se umeće u poseban blok i pričvršćuje na armaturu, što omogućuje da struja prođe kroz nju i kontrolira njeno stanje. Mnogi uređaji zahtijevaju posebnu oblikovanu sondu i proizvode za namotavanje kako bi se prilagodili nepravilnom obliku dijela. Svitak može također imati poseban (univerzalni) oblik koji odgovara dizajnu dijela.
Smanjenje vrtložnih struja
Da bi se smanjile vrtložne struje induktora potrebno je povećati otpornost tih mehanizama. Posebno se preporučuje uporaba žice koja je licencirana i izolirana žicom.