Elektros srityje yra nemažai reiškinių, kuriuos turi žinoti specialistai. Nors ne visa informacija gali būti naudinga kasdienėje praktikoje, kartais ji padės suprasti problemos priežastį. Sūkurinės srovės buvo kai kurių technologinių gudrybių atsiradimo priežastis gaminant elektros mašinas ir netgi tapo kai kurių išradimų veikimo principo pagrindu. Pažiūrėkime, kas yra Foucault sūkurinės srovės ir kaip jos atsiranda.
Turinys:
- Trumpas apibrėžimas
- Atradimų istorija
- Sūkurinės srovės žala
- Kaip sumažinti nuostolius
- Taikymas praktikoje
Trumpas apibrėžimas
Sūkurinės srovės yra srovės, kurios teka laidininkais, veikiant juos kintamam magnetiniam laukui. Laukas neturi keistis, kūnas taip pat gali judėti magnetiniame lauke, vis tiek jame pradės tekėti srovė.
Neįmanoma rasti tikros srovių judėjimo trajektorijos, kad į jas būtų atsižvelgta, srovė teka ten, kur randa kelią su mažiausiu pasipriešinimu. Sūkurinės srovės visada teka uždara kilpa. Pagrindinės jo atsiradimo sąlygos yra objekto buvimas kintamajame magnetiniame lauke arba jo judėjimas lauko atžvilgiu.
Atradimų istorija
1824 metais mokslininkas D.F. Arago atliko eksperimentą. Ant vienos ašies jis pritvirtino varinį diską, o virš jo uždėjo magnetinę adatą. Kai magnetinė adata pasisuko, diskas pradėjo judėti. Taip pirmą kartą buvo pastebėtas sūkurinių srovių reiškinys. Diskas pradėjo suktis dėl to, kad dėl srovių srauto atsirado magnetinis laukas, kuris sąveikavo su rodykle. Tada jis buvo pavadintas Arago fenomenu.
Po poros metų M. Faradėjus, atradęs elektromagnetinės indukcijos dėsnį, šį reiškinį paaiškino taip: judantis magnetinis laukas indukuoja srovę diske (kaip uždaroje kilpoje) ir ji sąveikauja su rodyklės lauku.
Kodėl antrasis pavadinimas yra Foucault srovės? Mat fizikas Foucault smulkiai ištyrė sūkurinių srovių fenomeną. Tyrimo metu jis padarė didelį atradimą. Tai sudarė tai, kad kūnai įkaista veikiami sūkurinių srovių. Išsiaiškinus teoriją, dabar kalbėsime apie tai, kur taikomos Foucault srovės ir kurios sukelia problemų.
Toliau pateiktame vaizdo įraše pateikiamas išsamesnis šio reiškinio apibrėžimas:
Sūkurinės srovės žala
Jei svarstėte apie 50 Hz tinklo transformatoriaus dizainą, tikriausiai pastebėjote, kad jis šerdis nupiešta iš plonų lakštų, nors gali atrodyti, kad kietą liejinį padaryti buvo lengviau dizainas.
Faktas yra tas, kad taip elgiamasi su sūkurinėmis srovėmis. Foucault nustatė kūnų, kuriuose jie teka, kaitinimą. Kadangi transformatoriaus veikimas pagrįstas kintamų magnetinių laukų sąveikos principais, sūkurinės srovės yra neišvengiamos.
Bet koks kūnų šildymas yra energijos išleidimas šilumos pavidalu. Tokiu atveju įvyks šerdies praradimas. Kodėl tai pavojinga? Elektros instaliacijoje stiprus šildymas sukelia apvijų izoliacijos sunaikinimą ir mašinos gedimą. Sūkurinės srovės priklauso nuo šerdies magnetinių savybių.
Kaip sumažinti nuostolius
Energijos nuostoliai magnetinėje grandinėje nėra naudingi, kaip su jais elgtis? Siekiant sumažinti jų dydį, šerdis yra įdarbinta iš plonų elektrotechninio plieno plokščių - tai savotiška prevencinė priemonė parazitinėms srovėms sumažinti. Tokie nuostoliai apibūdinami formule, pagal kurią galima apskaičiuoti:
Kaip žinote: kuo mažesnis laidininko skerspjūvis, tuo didesnė jo varža, o kuo didesnė, tuo mažesnė srovė. Plokštės viena nuo kitos izoliuojamos apnašomis arba lako sluoksniu. Didelių transformatorių šerdys sutraukiamos izoliuotu kaiščiu. Tai sumažina šerdies nuostolius, t.y. tai yra pagrindiniai būdai sumažinti Foucault sroves.
Kokios yra šio reiškinio įtakos pasekmės? Magnetinis laukas, atsirandantis dėl Foucault srovių srauto, susilpnina lauką, dėl kurio jos atsirado. Tai reiškia, kad sūkurinės srovės sumažina elektromagnetų stiprumą. Tas pats pasakytina apie elektros variklio ir generatoriaus dalių konstrukciją: rotorių ir statorių.
Taikymas praktikoje
Dabar apie naudingas Foucault srovių taikymo sritis. Didžiulis indėlis į metalurgiją buvo įneštas išradus indukcines plieno gamybos krosnis. Jie suprojektuoti taip, kad išlydyto metalo masė patalpinama į ritę, kuria teka aukšto dažnio srovė. Jo magnetinis laukas sukelia dideles sroves metalo viduje, kol jis visiškai ištirpsta.
Autoriaus pastaba! Indukcinių krosnių kūrimas žymiai pagerino metalo gamybos ekologiškumą ir pakeitė lydymo metodų sampratą. Dirbu metalurgijos gamykloje, kurioje prieš dešimt metų buvo atidarytas naujas aukštųjų technologijų cechas tokios instaliacijos, o praėjus keleriems metams po naujos įrangos sukūrimo – klasika atviras židinys. Tai rodo šio metalų šildymo būdo produktyvumą. Sūkurinės srovės taip pat naudojamos metalo paviršiniam grūdinimui.
Vizualus pritaikymas praktikoje:
Be metalurgijos, jie naudojami ir elektrinių vakuuminių prietaisų gamyboje. Problema yra visiškas dujų pašalinimas prieš uždarant kolbą. Foucault srovių pagalba lempos elektrodai įkaista iki aukštų temperatūrų ir taip išjungiamos dujos.
Kasdieniame gyvenime galite rasti indukcinių viryklių, ant kurių gaminamas maistas, dėl šio reiškinio taikymo. Kaip matote, sūkurinės srovės turi savo privalumų ir trūkumų.
Foucault srovės yra ir geros, ir blogos. Kai kuriais atvejais jų įtaka nesukelia elektros problemų. Pavyzdžiui, šalia kabelių linijų nutiestas dujotiekis greičiau pūva be jokios aiškios trečiosios šalies priežasties. Tuo pačiu metu indukciniai šildymo prietaisai pasirodė esą gana geri, ypač todėl, kad tokį prietaisą buityje galite surinkti patys. Tikimės, kad dabar žinote, kas yra Foucault sūkurinės srovės, taip pat koks jų pritaikymas gamyboje ir kasdieniame gyvenime.
Susijusios medžiagos:
- Kaip savo rankomis pasidaryti indukcinį katilą
- Laidininko varžos priklausomybė nuo temperatūros
- Gimleto taisyklė paprastais žodžiais
