Elektrikte profesyonellerin bilmesi gereken bir takım fenomenler vardır. Tüm bilgiler günlük pratikte faydalı olmasa da bazen bir sorunun nedenini anlamaya yardımcı olabilir. Girdap akımları, elektrikli makinelerin imalatında bazı teknolojik hilelerin oluşmasına neden oldu ve hatta bazı icatların çalışma prensibinin temeli oldu. Foucault girdap akımlarının ne olduğunu ve nasıl ortaya çıktıklarını görelim.
İçerik:
- Kısa tanım
- keşif geçmişi
- Girdap akımı zararı
- Kayıplar nasıl azaltılır
- Uygulamada uygulama
Kısa tanım
Girdap akımları, iletkenler üzerinde alternatif bir manyetik alanın etkisi altında akan akımlardır. Alanın değişmesi gerekmez, vücut manyetik alanda da hareket edebilir, hepsi aynı, içinde bir akım akmaya başlayacaktır.
Akımların hareketi için onları hesaba katacak gerçek bir yörünge bulmak imkansızdır, akım en az dirençle yolu bulduğu yerden akar. Girdap akımları her zaman kapalı bir döngüde akar. Oluşmasının ana koşulları, alternatif bir manyetik alanda bir nesnenin varlığı veya alana göre hareketidir.
keşif geçmişi
1824'te bilim adamı D.F. Arago bir deney yürütüyordu. Bir eksene bakır bir disk yerleştirdi ve üstüne manyetik bir iğne yerleştirdi. Manyetik iğne döndüğünde disk hareket etmeye başladı. Girdap akımları olgusu ilk kez bu şekilde gözlemlendi. Disk, akımların akışı nedeniyle okla etkileşime giren bir manyetik alanın ortaya çıkması nedeniyle dönmeye başladı. Daha sonra Arago fenomeni olarak adlandırıldı.
Birkaç yıl sonra M. Elektromanyetik indüksiyon yasasını keşfeden Faraday, bu fenomeni şu şekilde açıkladı: hareketli bir manyetik alan diskte bir akım indükler (kapalı bir döngüde olduğu gibi) ve ok alanı ile etkileşime girer.
Foucault'nun ikinci adı neden akımlar? Çünkü fizikçi Foucault, girdap akımları olgusunu ayrıntılı olarak inceledi. Araştırması sırasında büyük bir keşif yaptı. Vücutların girdap akımlarının etkisi altında ısıtılması gerçeğinden oluşuyordu. Teoriyi netleştirdikten sonra şimdi Foucault akımlarının nerelerde uygulandığından ve hangilerinin sorun yarattığından bahsedeceğiz.
Aşağıdaki video, bu fenomenin daha ayrıntılı bir tanımını sağlar:
Girdap akımı zararı
50 Hz'lik bir şebeke trafosunun tasarımını düşünüyorsanız, muhtemelen fark etmişsinizdir. çekirdek ince tabakalardan yapılmıştır, ancak sağlam bir döküm yapmak daha kolaymış gibi görünebilir tasarım.
Gerçek şu ki, girdap akımları bu şekilde ele alınır. Foucault, içinde aktıkları bedenlerin ısınmasını kurdu. Transformatörün çalışması, alternatif manyetik alanların etkileşimi ilkelerine dayandığından, girdap akımları kaçınılmazdır.
Vücutların herhangi bir şekilde ısıtılması, enerjinin ısı şeklinde serbest bırakılmasıdır. Bu durumda çekirdek kaybı meydana gelir. Neden tehlikeli? Bir elektrik tesisatında kuvvetli ısınma, sargıların yalıtımının bozulmasına ve makinenin arızalanmasına yol açar. Girdap akımları, çekirdeğin manyetik özelliklerine bağlıdır.
Kayıplar nasıl azaltılır
Manyetik devredeki enerji kayıpları işe yaramaz, peki bunlarla nasıl başa çıkılır? Boyutlarını azaltmak için çekirdek, ince elektrik çeliği plakalarından alınır - bu, parazit akımlarını azaltmak için bir tür önleyici tedbirdir. Bu tür kayıplar, hesaplamanın yapılabileceği formülle tanımlanır:
Bildiğiniz gibi: iletkenin kesiti ne kadar küçükse, direnci o kadar büyük ve direnci ne kadar büyükse, akım o kadar düşük olur. Plakalar, ölçek veya bir vernik tabakası ile birbirinden yalıtılmıştır. Büyük transformatörlerin çekirdekleri, yalıtılmış bir pim ile birlikte çekilir. Bu, çekirdek kaybını azaltır, yani. bunlar Foucault akımlarını azaltmanın ana yollarıdır.
Bu fenomenin etkisinin sonuçları nelerdir? Foucault akımlarının akışından kaynaklanan manyetik alan, ortaya çıktıkları alanı zayıflatır. Yani girdap akımları elektromıknatısların gücünü azaltır. Aynısı elektrik motoru ve jeneratör parçalarının tasarımı için de geçerlidir: rotor ve stator.
Uygulamada uygulama
Şimdi Foucault akımlarının faydalı uygulama alanları hakkında. İndüksiyonlu çelik üretim fırınlarının icadıyla metalurjiye büyük katkı sağlandı. Erimiş metal kütlesi, içinden yüksek frekanslı bir akımın aktığı bir bobinin içine yerleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Manyetik alanı, tamamen eriyene kadar metal içinde büyük akımlar indükler.
Yazarın notu! İndüksiyon fırınlarının geliştirilmesi, metal üretiminin çevre dostu olmasını önemli ölçüde iyileştirdi ve eritme yöntemleri kavramını değiştirdi. On yıl önce yeni bir yüksek teknoloji atölyesinin başlatıldığı metalurji tesisinde çalışıyorum. bu tür kurulumlar ve yeni ekipmanın geliştirilmesinden birkaç yıl sonra klasik açık yürekli. Bu, bu metal ısıtma yönteminin verimliliğini gösterir. Girdap akımları ayrıca metalin yüzey sertleştirilmesi için de kullanılır.
Pratikte görsel uygulama:
Metalurjiye ek olarak elektrikli vakum cihazlarının üretiminde de kullanılırlar. Sorun, şişeyi kapatmadan önce gazların tamamen boşaltılmasıdır. Foucault akımlarının yardımıyla, lamba elektrotları yüksek sıcaklıklara ısıtılır, böylece gazı devre dışı bırakır.
Günlük yaşamda, bu fenomenin uygulanması sayesinde yemeklerin pişirildiği indüksiyon ocaklarını bulabilirsiniz. Gördüğünüz gibi, girdap akımlarının artıları ve eksileri vardır.
Foucault akımları hem iyi hem de kötüdür. Bazı durumlarda, etkileri elektriksel sorunlara yol açmaz. Örneğin, kablo hatlarının yakınına döşenen bir boru hattı, görünürde bir üçüncü taraf nedeni olmaksızın daha hızlı çürür. Aynı zamanda, indüksiyonlu ısıtma cihazları, özellikle ev içi kullanım için böyle bir cihaz kendi başınıza monte edilebildiğinden, kendilerini oldukça iyi göstermiştir. Artık Foucault'nun girdap akımlarının ne olduğunu ve bunların üretimde ve günlük yaşamda nasıl bir uygulama bulduğunu bildiğinizi umuyoruz.
İlgili malzemeler:
- Kendi elinizle bir indüksiyon kazanı nasıl yapılır
- İletkenin direncinin sıcaklığa bağımlılığı
- Basit kelimelerle gimlet kuralı
