En oversigt over hvirvelstrømme | 5+ vigtige applikationer

Her vil vi studere om hvirvelstrømme og hvad der menes med elektromagnetisk dæmpning. Men skiftende magnetisk flux inducerer også strømme i bulkstykker af ledere, og deres strømningsmønster ligner det for hvirvlende hvirvler i vandet.

François Arago, en matematiker og endda Frankrigs 25. premierminister, observerede først hvirvelstrømmene i 1824. Senere opdagede en fysiker ved navn Foucault disse strømme, der udtrykkeligt kaldes hvirvelstrømme.

En simpel demonstration af Eddy Current

Årsag og virkning af hvirvelstrømme kan forstås ved et simpelt eksperiment, som nævnt. En kobbers plade svinger som pendler.

Disse producerer forhindringer i pladens svingende bevægelse, og derfor dæmpes den svingende bevægelse. På et stykke tid hviler pladen i magnetfeltet. 

Denne elektromagnetiske dæmpningseffekt kan reduceres ved at skære ned det tilgængelige område til strømmen af ​​hvirvelstrømme. Derfor, hvis vi kan indføre rektangulære slidser og huller i pladen, og på grund af det faktum, at de magnetiske øjeblikke af de inducerede strømme afhænger af det område, der er lukket af det, kan vi reducere den elektromagnetiske dæmpning, og pladen svinger mere frit.

KRAFTEN I EDDY-STRØMME

Spredningsstyrken af ​​hvirvelstrømme kan udtrykkes som:

En oversigt over hvirvelstrømme | 5+ vigtige applikationer

Hvor,

P henviser til den mistede effekt pr. Masseenhed.

Bp refererer til de maksimale magnetfelter.

d henviser til tykkelsen.

f henviser til frekvensen.

k henviser til en konstant.

ρ henviser til resistiviteten.

D henviser til densiteten.

Virvelstrøm reduceres ved hjælp af lamineringer i metalkernen. På grund af dette reduceres størrelsen væsentligt.

Da spredningen af ​​energi i form af varme afhænger af kvadrater af størrelsen af ​​hvirvelstrømme, varmetabet og efterfølgende er energitabet reduceret. Energitab kan yderligere reduceres ved at bruge tyndere laminering med jern med meget lavt kulstofindhold eller blødt jern og ledninger med større tværsnit.

hvirvelstrømme i en plade med og uden lamineringer
hvirvelstrømme i en plade med og uden laminering, billedkredit - ChetvornoLaminerede kernestrømstrømme 2CC0 1.0

Her er et ligetil eksperiment, hvor vi kan bemærke elektromagnetisk dæmpning.

To hule tynde cylindriske rør med samme geometriske retning, men det ene består af aluminium og det andet et PVC-rør fastspændes lodret. En cylindrisk magnet med en diameter, der er lidt mindre end cylinderens diametre, falder gennem begge rørene på en sådan måde, at de ikke rører de cylindriske rørs indre vægge. Magneten, der er faldet gennem PVC-røret, tager samme tid at komme ud af røret, som det ville tage, hvis den faldt fra samme højde uden noget rør. Magneten i aluminiumrøret tager forholdsvis længere tid at komme ud af røret.

Dette skyldes hvirvelstrømme, der produceres i aluminiumrøret, der modsætter sig den skiftende magnetiske flux, når magneten bevæger sig gennem aluminiumrøret. Da PVC er en isolator, dannes der ingen hvirvelstrømme i den. Dette fænomen, hvor en forsinkende kraft på grund af hvirvelstrømme begrænser bevægelsen af ​​et objekt, er kendt som elektromagnetisk dæmpning.

ANVENDELSER AF EDDY-STRØMME

Selvom hvirvelstrømme er uønskede i nogle applikationer, er der mange anvendelser, hvor hvirvelstrømme er en nødvendighed for deres arbejde. Nogle af dem er magnetisk bremsning i tog, elektromagnetisk dæmpning, induktionsovn, elektriske effektmålere, levitation, identifikation af metaller, vibrations- og positionssensor, strukturel test osv. Nogle af dem er blevet forklaret detaljeret som følger:

  • Magnetisk opbremsning i tog: Da vi ved, at togene er ret tunge og kan bevæge sig i store hastigheder, bør derfor togs bremsesystem være meget kraftigt og glat. Virvelstrømme gør dette muligt. Stærke elektromagneter kan inducere hvirvelstrømme i skinnerne. Da der ikke er nogen friktion involveret, da der ikke er nogen mekaniske forbindelser; derfor bliver bremsesystemet meget glat. Men denne applikation bruges kun i nogle elektrisk drevne tog.
  • Induktionsovn: De bruges til at smelte jern, stål, kobber, aluminium og andre ædle metaller til svejseformål, omformning eller til fremstilling af legeringer. I en induktionsovn producerer virvelstrømmen meget høje temperaturer, der er egnede til at smelte metallerne.
  • Elektromagnetisk dæmpning: Få måleinstrumenter som galvanometre bruger effekten af ​​virvelstrømme i modsætning til bevægelsen. De har en fast kerne, der består af et ikke-magnetisk, men metallisk materiale, hvor hvirvelstrømme genereres, når spolen svinger, hvilket igen modsætter sig spolens bevægelse og bringer den hurtigt til hvileposition.
  • Frastødende virkninger og levitation: Når et magnetisk felt ændres, inducerer det virvelstrømme, der udviser opførsel af diamagnetisk lignende frastødning, som et metal eller et ledende materiale vil opleve en frastødningskraft.

For mere om eddy nuværende applikation kan du læse artiklen om virvelstrømstest, virvelstrømsensor og virvelstrømsbremse.

Om Amrit Shaw

En oversigt over hvirvelstrømme | 5+ vigtige applikationerOpret forbindelse til vores tidligere forfatter: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

en English
X