Der er en række fænomener inden for el, som fagfolk skal kende. Selvom ikke alle oplysninger kan være nyttige i hverdagens praksis, vil det nogle gange hjælpe med at forstå årsagen til et problem. Hvirvelstrømme tjente som årsagen til dannelsen af nogle teknologiske tricks i fremstillingen af elektriske maskiner og blev endda grundlaget for princippet om drift af nogle opfindelser. Lad os se, hvad Foucault hvirvelstrømme er, og hvordan de opstår.
Indhold:
- Kort definition
- Opdagelseshistorie
- Hvirvelstrøm skade
- Hvordan man reducerer tab
- Anvendelse i praksis
Kort definition
Hvirvelstrømme er strømme, der flyder i ledere under påvirkning af et vekslende magnetfelt på dem. Feltet behøver ikke at ændre sig, kroppen kan også bevæge sig i et magnetfelt, alligevel vil en strøm begynde at flyde i det.
Det er umuligt at finde en reel bane for strømmens bevægelse for at tage hensyn til dem, strømmen flyder, hvor den finder stien med mindst modstand. Hvirvelstrømme løber altid i en lukket sløjfe. De vigtigste betingelser for dets forekomst er tilstedeværelsen af et objekt i et vekslende magnetfelt eller dets bevægelse i forhold til feltet.
Opdagelseshistorie
I 1824 blev videnskabsmanden D.F. Arago udførte et eksperiment. Han monterede en kobberskive på den ene akse og placerede en magnetisk nål over den. Da den magnetiske nål roterede, begyndte skiven at bevæge sig. Sådan blev fænomenet hvirvelstrømme observeret for første gang. Disken begyndte at rotere på grund af det faktum, at der på grund af strømningen opstod et magnetfelt, som interagerede med pilen. Det blev dengang navngivet som Arago-fænomenet.
Et par år senere M. Faraday, som opdagede loven om elektromagnetisk induktion, forklarede dette fænomen på denne måde: et bevægeligt magnetfelt inducerer en strøm i disken (som i en lukket sløjfe), og den interagerer med pilens felt.
Hvorfor er det andet navn Foucault strømninger? Fordi fysikeren Foucault studerede fænomenet hvirvelstrømme i detaljer. I løbet af sin forskning gjorde han en stor opdagelse. Det bestod i, at kroppe opvarmes under påvirkning af hvirvelstrømme. Med teorien ordnet, vil vi nu tale om, hvor Foucault-strømme anvendes, og hvilke der forårsager problemer.
Videoen nedenfor giver en mere detaljeret definition af dette fænomen:
Hvirvelstrøm skade
Hvis du overvejede designet af en 50 Hz nettransformator, har du sikkert bemærket, at dens kernen består af tynde plader, selvom det kan se ud til, at det var nemmere at lave en solid støbning design.
Faktum er, at det er sådan, hvirvelstrømme håndteres. Foucault etablerede opvarmning af legemer, som de flyder i. Da driften af transformeren er baseret på principperne om interaktion mellem vekslende magnetiske felter, er hvirvelstrømme uundgåelige.
Enhver opvarmning af legemer er frigivelse af energi i form af varme. I dette tilfælde vil kernetab forekomme. Hvorfor er det farligt? I en elektrisk installation fører stærk opvarmning til ødelæggelse af isoleringen af viklingerne og maskinens fejl. Hvirvelstrømme afhænger af kernens magnetiske egenskaber.
Hvordan man reducerer tab
Energitab i det magnetiske kredsløb er ikke nyttige, hvordan skal man så håndtere dem? For at reducere deres størrelse rekrutteres kernen fra tynde plader af elektrisk stål - dette er en slags forebyggende foranstaltning til at reducere parasitiske strømme. Sådanne tab er beskrevet af formlen, hvormed beregningen kan foretages:
Som du ved: Jo mindre lederens tværsnit er, jo større modstand, og jo større modstand, jo lavere er strømmen. Pladerne er isoleret fra hinanden med skala eller et lag lak. Kernerne i store transformatorer trækkes sammen med en isoleret stift. Dette reducerer kernetabet, dvs. disse er de vigtigste måder at reducere Foucault-strømme på.
Hvad er konsekvenserne af påvirkningen af dette fænomen? Det magnetiske felt, der opstår fra strømmen af Foucault-strømme, svækker det felt, som de opstod på grund af. Det vil sige, at hvirvelstrømme reducerer styrken af elektromagneterne. Det samme gælder designet af elektriske motor- og generatordele: rotor og stator.
Anvendelse i praksis
Nu om de nyttige anvendelsesområder for Foucault-strømme. Et stort bidrag blev ydet til metallurgien med opfindelsen af induktionsstålfremstillingsovne. De er designet på en sådan måde, at den smeltede metalmasse placeres inde i en spole, hvorigennem en højfrekvent strøm løber. Dets magnetfelt inducerer store strømme inde i metallet, indtil det smelter fuldstændigt.
Forfatterens bemærkning! Udviklingen af induktionsovne har væsentligt forbedret miljøvenligheden af metalproduktion og ændret konceptet med smeltemetoder. Jeg arbejder på et metallurgisk anlæg, hvor et nyt højteknologisk værksted blev lanceret for ti år siden med sådanne installationer, og et par år efter udviklingen af nyt udstyr, klassikeren åben ildsted. Dette indikerer produktiviteten af denne metode til opvarmning af metaller. Hvirvelstrømme bruges også til overfladehærdning af metal.
Visuel anvendelse i praksis:
Ud over metallurgi bruges de til produktion af elektriske vakuumanordninger. Problemet er den fuldstændige evakuering af gasser før forsegling af kolben. Ved hjælp af Foucault-strømme opvarmes lampeelektroderne til høje temperaturer, hvorved gassen deaktiveres.
I hverdagen kan du finde induktionskomfurer, som maden tilberedes på, takket være anvendelsen af dette fænomen. Som du kan se, har hvirvelstrømme deres fordele og ulemper.
Foucault-strømme er både gode og dårlige. I nogle tilfælde fører deres indflydelse ikke til elektriske problemer. For eksempel rådner en rørledning, der er lagt i nærheden af kabelledninger, hurtigere uden nogen åbenbar tredjeparts grund. Samtidig har induktionsvarmeanordninger vist sig at være ret gode, især da en sådan enhed til husholdningsbrug kan samles af dig selv. Vi håber, at du nu ved, hvad Foucaults hvirvelstrømme er, samt hvilken anvendelse de fandt i produktionen og i hverdagen.
Relaterede materialer:
- Sådan laver du en induktionskedel med dine egne hænder
- Lederens modstands afhængighed af temperaturen
- Gimlets regel i enkle ord
