Co jsou to vířivé proudy a jaká opatření jsou přijímána k jejich omezení
Stručná definice
Vířivé proudy jsou proudy, které proudí ve vodičích pod vlivem střídavého magnetického pole. Není nutné, aby se pole změnilo, tělo se může pohybovat v magnetickém poli, to samé, v něm začne proudit proud.
Je nemožné najít skutečnou trajektorii proudů, která by je brala v úvahu, aktuální toky, kde najde cestu s nejmenším odporem. Eddy proudy vždy proudí v uzavřené smyčce. Hlavními podmínkami jeho výskytu jsou přítomnost objektu v střídavém magnetickém poli nebo jeho pohyb vzhledem k poli.
Objev příběhu
V roce 1824 vědec D.F. Arago provedl experiment. Namontoval měděný disk na jednu osu a umístil nad ni magnetickou jehlu. Jak se magnetická jehla otáčí, disk se začne pohybovat. Takže poprvé pozoroval fenomén vířivých proudů. Disk se začal otáčet díky skutečnosti, že v důsledku proudění proudů se objevilo magnetické pole, které interagovalo se šipkou. To bylo nazýváno, zatímco jev Arago.
Po několika letech M. Faraday, který objevil zákon elektromagnetické indukce, vysvětlil tento jev tímto způsobem: pohybující se magnetické pole indukuje proud v disku (jako v uzavřené smyčce) a interaguje s šipkovým polem.
Proč je křestní jméno Foucaultovy proudy? Protože fyzik Foucault podrobně zkoumal jev vířivých proudů. V průběhu svého výzkumu učinil velký objev. Spočívalo v tom, že se těla pod vlivem vířivých proudů zahřívá. Zabývali jsme se teorií, nyní si povíme o tom, kde se používají foucaultské proudy a které způsobují problémy.
Video níže poskytuje podrobnější definici tohoto jevu:
Škody z vířivých proudů
Pokud jste uvažovali o návrhu síťového transformátoru 50 Hz, pravděpodobně jste si všimli, že jeho jádro je vyrobeno z tenkých plechů, i když by se mohlo zdát, že je snazší vytvořit pevnou strukturu obsazení.
Faktem je, že tímto způsobem bojují s vířivými proudy. Foucault zavedl ohřev těl, ve kterých proudí. Protože provoz transformátoru je založen na principech interakce proměnných magnetických polí, jsou vířivé proudy nevyhnutelné.
Jakékoli zahřívání těl je uvolňování energie ve formě tepla. V tomto případě dojde ke ztrátám jádra. Jak je to nebezpečné? Při elektrické instalaci vede silné zahřívání ke zničení izolace vinutí a selhání stroje. Eddy proudy závisí na magnetických vlastnostech jádra.
Jak snížit ztráty
Ztráta energie v magnetickém obvodu není užitečná, jak se s nimi vypořádat? Pro zmenšení jejich velikosti je jádro rekrutováno z tenkých desek z elektrické oceli - jedná se o preventivní opatření ke snížení zbloudilých proudů. Takové ztráty jsou popsány vzorcem, pomocí kterého je možné vypočítat:
Jak víte: čím menší je průřez vodiče, tím větší je jeho odpor a čím větší je jeho odpor, tím nižší je proud. Desky jsou od sebe izolovány měřítkem nebo vrstvou laku. Jádra velkých transformátorů jsou spojena izolovaným čepem. Tím se snižuje ztráta jádra, tj. Toto jsou hlavní způsoby, jak snížit Foucaultovy proudy.
Jaké jsou důsledky vlivu tohoto jevu? Magnetické pole vznikající z proudu Foucaultových proudů oslabuje pole, díky kterému vznikly. To znamená, že vířivé proudy snižují sílu elektromagnetů. Totéž platí pro konstrukci částí elektrických motorů a generátoru: rotoru a statoru.
Praktická aplikace
Nyní o užitečných aplikacích Foucaultových proudů. Obrovským přínosem pro metalurgii byl vynález indukčních pecí na výrobu oceli. Jsou uspořádány tak, že roztavená hmota kovu je umístěna uvnitř cívky, kterou protéká vysokofrekvenční proud. Jeho magnetické pole indukuje velké proudy uvnitř kovu, dokud není úplně roztaveno.
Poznámka autora!Vývoj indukčních pecí významně zvýšil ekologičnost výroby kovů a změnil myšlenku metod tavení. Pracuji v hutním závodě, kde před deseti lety zahájili nový high-tech workshop s takovými instalacemi a několik let po vývoji nového zařízení byla klasická otevřená krbu uzavřena. To ukazuje na produktivitu tohoto způsobu ohřevu kovů. Eddy proudy se také používají pro povrchové kalení kovů.
Vizuální aplikace v praxi:
Kromě metalurgie se používají při výrobě vakuových zařízení. Problémem je úplné odstranění plynů před utěsněním baňky. Pomocí Foucaultových proudů se elektrody lampy zahřívají na vysoké teploty, čímž se plyn deaktivuje.
Díky použití tohoto jevu v každodenním životě najdete indukční vařiče, na kterých se vaří jídlo. Jak vidíte, vířivé proudy mají své klady a zápory.
Foucaultovy proudy jsou prospěšné i škodlivé. V některých případech jejich vliv nezpůsobuje elektrické problémy. Například potrubí uložené v blízkosti kabelových vedení se rozkládá rychleji bez zjevných důvodů třetích stran. Současně se indukční ohřívací zařízení ukázala docela dobře, zejména proto, že takové zařízení pro domácí použití lze sestavit sami. Doufáme, že nyní víte, jaké jsou vířivé proudy Foucault, a jaké aplikace našli ve výrobě a v každodenním životě.
Související materiály:
Načítání...
