Eddy Currents: Gedetailleerde oorsig, 5 belangrike toepassings

Hier gaan ons bestudeer oor werwelstrome en wat met elektromagnetiese demping bedoel word. Maar die verandering van magnetiese vloed veroorsaak ook strome in grootmaat stukke geleiers, en hul vloeipatroon lyk soos dié van wervelende werwels in die water.

François Arago, 'n wiskundige en selfs die 25ste premier van Frankryk, het die wervelstrome vir die eerste keer in 1824 waargeneem. Later ontdek 'n fisikus met die naam Foucault hierdie strome, wat eksplisiet as wervelstrome genoem word.

'n Eenvoudige demonstrasie van Eddy Current

Die oorsaak en gevolg van werwelstrome kan deur 'n eenvoudige eksperiment, soos genoem, verstaan ​​word. ’n Koperbord swaai soos slingers.

Eddy Huidige
Eddy Current, beeld deur – ChetvornoWervelstrome as gevolg van magneetCC0 1.0

Dit veroorsaak hindernisse in die swaaibeweging van die plaat, en dus word die swaaibeweging gedemp. In 'n geruime tyd kom die plaat in die magneetveld tot stilstand. 

Hierdie elektromagnetiese dempingseffek kan verminder word deur die beskikbare area vir die vloei van wervelstrome te verminder. As ons dus reghoekige gleuwe en gate in die plaat kan instel, en as gevolg van die feit dat die magnetiese momente van die geïnduseerde strome afhang van die area wat deur die plaat ingesluit word, kan ons die elektromagnetiese demping verminder en die plaat vryer swaai.

KRAG VAN EDDY-STROOMME

Die verspreidingskrag van wervelstrome kan uitgedruk word as:

waar,

P verwys na die krag verloor per eenheidsmassa.

Bp verwys na die maksimum magnetiese velde.

d verwys na die dikte.

f verwys na die frekwensie.

k verwys na 'n konstante.

ρ verwys na die weerstand.

D verwys na die digtheid.

Wervelstroom word verminder deur laminerings in die metaalkern te gebruik. As gevolg hiervan word die omvang aansienlik verminder.

Aangesien die verspreiding van energie in die vorm van hitte afhanklik is van vierkante van die grootte van die wervelstrome, word die hitteverlies en gevolglik die energieverlies verminder. Energieverliese kan verder verminder word deur dunner laminering met baie lae koolstofinhoud yster of sagte yster en drade met groter deursnee te gebruik.

wervelstrome in 'n plaat met en sonder lamine
wervelstrome in 'n blad met en sonder laminering, Beeldkrediet – ChetvornoGelamineerde kern wervelstrome 2CC0 1.0

Hier is 'n eenvoudige eksperiment waar ons elektromagnetiese demping kan sien.

Twee hol dun silindriese pype met dieselfde geometriese oriëntasies, maar die een bestaan ​​uit aluminium en die ander 'n PVC-pyp word vertikaal vasgeklem. 'N Silindriese magneet met 'n deursnee van 'n bietjie minder as die diameter van die silinder word deur albei pype laat val sodat dit nie aan die binnemure van die silindriese pype raak nie. Die magneet wat deur die PVC-pyp val, neem dieselfde tyd om uit die pyp te kom as wat dit sou neem as dit van dieselfde hoogte sou val sonder enige pyp. Die magneet in die aluminiumpyp neem relatief langer tyd om uit die pyp te kom.

Dit is te wyte aan die wervelstrome wat in die aluminiumpyp geproduseer word wat die veranderende magnetiese vloed weerstaan ​​wanneer die magneet deur die aluminiumpyp beweeg. Aangesien PVC 'n isolator is, word geen wervelstrome daarin gevorm nie. Hierdie verskynsel waar 'n vertragingskrag as gevolg van die wervelstrome die beweging van 'n voorwerp beperk, staan ​​bekend as elektromagnetiese demping.

TOEPASSINGE VAN EDDY-STROMME

Alhoewel wervelstrome in sommige toepassings ongewens is, is daar baie toepassings waarin wervelstrome 'n noodsaaklikheid is om te werk. Sommige van hulle is magnetiese remme in treine, elektromagnetiese demping, induksieoond, elektriese kragmeters, levitasie, identifikasie van metale, vibrasie- en posisiewaarneming, strukturele toetsing, ens. Sommige van hulle is soos volg uiteengesit:

  • Magnetiese rem in treine: Aangesien ons weet dat die treine redelik swaar is en teen groot spoed kan beweeg, moet die remstelsel van treine dus baie kragtig en glad wees. Wervelstrome maak dit moontlik. Sterk elektromagnete kan werwelstrome in die relings veroorsaak. Aangesien daar geen wrywing betrokke is nie, aangesien daar geen meganiese skakels is nie; dus word die remstelsel baie glad. Maar hierdie toepassing word slegs in sommige elektries aangedrewe treine gebruik.
  • Induksie-oond: Hulle word gebruik om yster, staal, koper, aluminium en ander edelmetale te smelt vir sweisdoeleindes, hervormingsdoeleindes of vir die maak van legerings. In 'n induksie-oond produseer die werwelstroom baie hoë temperature wat geskik genoeg is om die metale te smelt.
  • Elektromagnetiese demping: Min meetinstrumente soos galvanometers gebruik die effek van wervelstrome om die beweging teen te staan. Hulle het 'n vaste kern wat bestaan ​​uit 'n nie-magnetiese maar metaalagtige materiaal waarin die wervelstrome gegenereer word wanneer die spoel ossilleer, wat weer die beweging van die spoel weerstaan ​​en dit vinnig in rusposisie bring.
  • Afstotende effekte en levitasie: wanneer 'n veranderende magnetiese veld toegepas word, induseer dit wervelstrome wat die gedrag van diamagnetiese-agtige afstoting vertoon as gevolg waarvan 'n metaal of enige geleidende materiaal 'n afstootkrag sal ervaar.

Vir meer inligting oor werwelstroom toepassing, kan lees artikel op wervelstroomtoetsing, werwelstroomsensor en wervelstroomrem.

Scroll na bo