wervelstromen
Onder invloed van deze enz. c) in de massa van het metaaldeel wervelstromen (Foucault-stromen), die in de massa zijn ingesloten en wervelstroomketens vormen.
Wervelstromen (ook Foucaultstromen) zijn elektrische stromen die ontstaan als gevolg van elektromagnetische inductie in een geleidend medium (meestal een metaal) wanneer de magnetische flux die erdoorheen gaat verandert.
Wervelstromen genereren hun eigen magnetische fluxen, die door Regel van Lenz, verzetten zich tegen de magnetische flux van de spoel en verzwakken deze. Ze veroorzaken ook kernverhitting, wat een verspilling van energie is.
Laat het een kern hebben die is gemaakt van metaalachtig materiaal. We plaatsen een spoel op deze kern, waar we langs gaan wisselstroom… Rond de spoel zal er een magnetische wisselstroom door de kern lopen.In dit geval wordt een geïnduceerde EMF in de kern geïnduceerd, die op zijn beurt stromingen in de kern veroorzaakt die wervelstromen worden genoemd. Deze wervelstromen verhitten de kern. Aangezien de elektrische weerstand van de kern laag is, kunnen de in de kernen geïnduceerde geïnduceerde stromen vrij groot zijn en kan de verwarming van de kern aanzienlijk zijn.
Het ontstaan van Foucaultstromen (wervelstromen)
Wervelstromen werden voor het eerst ontdekt door de Franse wetenschapper D.F. Arago (1786 - 1853) in 1824 in een koperen schijf op een as onder een roterende magnetische naald. Door wervelstromen begon de schijf te draaien. Dit fenomeen, het Arago-fenomeen genoemd, werd een paar jaar later verklaard door M. Faraday vanuit de positie van de wet van elektromagnetische inductie.
Wervelstromen werden in detail bestudeerd door de Franse natuurkundige Foucault (1819 - 1868) en zijn naar hem vernoemd. Hij noemde het fenomeen van opwarming van metalen lichamen die in een magnetisch veld ronddraaien, wervelstromen.
V als een voorbeeld in Fig. Onbedekt toont wervelstromen die worden geïnduceerd in een massieve kern die in een AC-spoel is geplaatst. Een wisselend magnetisch veld induceert stromen die gesloten zijn langs paden die liggen in vlakken loodrecht op de richting van het veld.
Wervelstromen: a - in een massieve kern, b - in een lamellaire kern
Manieren om Foucault-stromen te verminderen
Het vermogen dat wordt verbruikt voor het verwarmen van de kern door wervelstromen vermindert nutteloos de efficiëntie van technische apparaten van het elektromagnetische type.
Om de kracht van de wervelstromen te verminderen, wordt de elektrische weerstand van het magnetische circuit verhoogd; hiervoor worden de kernen verzameld uit afzonderlijke dunne (0,1-0,5 mm) platen, van elkaar geïsoleerd met een speciale vernis of steen.
De magnetische kernen van alle wisselstroommachines en -apparaten en de ankerkernen van gelijkstroommachines zijn samengesteld uit gelakte of oppervlakte niet-geleidende film (fosfaat) platen, geïsoleerd van elkaar, gestanst uit elektrisch plaatstaal. Het vlak van de platen moet evenwijdig zijn aan de richting van de magnetische flux.
Met een dergelijke scheiding van de dwarsdoorsnede van de kern van het magnetische circuit, worden de wervelstromen aanzienlijk verzwakt, omdat de magnetische fluxen die de wervelstroomlussen blokkeren, worden verminderd, en daarom wordt ook de door deze stromen geïnduceerde emf verminderd. enz. met het ontstaan van wervelstromen.
Er worden ook speciale additieven in het kernmateriaal geïntroduceerd, die het ook verhogen. elektrische weerstand. Om de elektrische weerstand van een ferromagneet te verhogen, wordt elektrisch staal voorbereid met een siliciumadditief.
Bekleed magnetisch circuit van de transformator
De kernen van sommige spoelen (coils) zijn getrokken uit stukjes roodgloeiend ijzerdraad.De ijzeren strips zijn evenwijdig aan de lijnen van magnetische flux geplaatst. Wervelstromen die vloeien in vlakken loodrecht op de magnetische fluxrichting worden beperkt door isolerende afdichtingen. Magnetdiëlektrica worden gebruikt voor magnetische kernen van apparaten en apparaten die op hoge frequentie werken. Om wervelstromen in de draden te verminderen, zijn deze gemaakt in de vorm van een bundel van afzonderlijke draden, geïsoleerd van elkaar.
Een lysendrat is een systeem van gevlochten koperdraden waarin elke kern is geïsoleerd van zijn buren. De gezichtsgeleider is ontworpen voor gebruik met hoogfrequente stromen om zwerfstromen en Foucault-stromen te voorkomen.
Toepassing van Foucault-stromen
In sommige gevallen wordt in de techniek gebruik gemaakt van wervelstromen, bijvoorbeeld om draaiende massieve onderdelen te stoppen. De elektromotorische kracht die wordt geïnduceerd in de elementen van het werkstuk bij het passeren van het magnetische veld, veroorzaakt gesloten stromen in de dikte, die, in wisselwerking met het magnetische veld, aanzienlijke tegenmomenten creëren.
Dergelijk magneto-inductief remmen wordt ook veel gebruikt om de beweging van bewegende delen van elektriciteitsmeters te kalmeren, met name om een tegenkoppel te creëren en het bewegende deel van elektriciteitsmeters te stoppen.
In deze apparaten draait een schijf die op de as van de teller is gemonteerd in de opening van een permanente magneet. Wervelstromen die tijdens deze beweging in de schijfmassa worden geïnduceerd, die in wisselwerking staan met de flux van dezelfde magneet, creëren tegengestelde en remmende koppels.
Zo zijn er wervelstromen gedetecteerd in het magneetremapparaat van een elektrische meterschijf. Rotatie, de schijf snijdt permanente magneet magnetische veldlijnen… Wervelstromen ontstaan in het vlak van de schijf, die op hun beurt hun eigen magnetische fluxen creëren in de vorm van buizen rond de wervelstroom. Interactie met het hoofdveld van de magneet, deze fluxen vertragen de schijf.
In sommige gevallen is het met behulp van wervelstromen mogelijk om technologische operaties te gebruiken die niet kunnen worden geïmplementeerd zonder hoogfrequente stromen. Bij de vervaardiging van vacuümapparaten en -apparaten is het bijvoorbeeld noodzakelijk om lucht en andere gassen zorgvuldig uit een cilinder te evacueren. Er zit echter restgas in de metalen fittingen in de cilinder, die alleen kunnen worden verwijderd nadat de cilinder is gekookt.
Voor volledige ontgassing van het anker wordt een vacuümapparaat in het veld van een hoogfrequente generator geplaatst, als gevolg van de werking van wervelstromen wordt het anker tot honderden graden verwarmd, totdat het resterende gas is geneutraliseerd.
Het gebruik van wervelstromen bij het inductieharden van metalen
Een voorbeeld van een nuttige toepassing van wisselende veldwervelstromen is elektrische inductieovens... Hierin induceert een hoogfrequent magnetisch veld dat wordt gecreëerd door een spoel die de kroes omringt, wervelstromen in het metaal in de kroes. De energie van de wervelstromen wordt omgezet in warmte die het metaal doet smelten.