Teori dan Aplikasi Arus Eddy

Definisi Arus Eddy

Menurut hukum Lenz, ketika sebuah lingkaran konduktif terpapar oleh medan magnet yang berubah, akan menghasilkan emf yang menginduksi arus yang menentang perubahan tersebut. Demikian pula, ketika medan magnet berubah melalui benda konduktif, seperti filamen atau pelat, hal ini menyebabkan arus mengalir melalui bagian penampang bahan tersebut.

Arus-arus ini diberi nama arus eddy, mirip dengan pusaran air kecil yang teramati di danau dan lautan. Lingkaran arus eddy ini dapat bermanfaat maupun tidak diinginkan.

Meskipun mereka menyebabkan kerugian panas yang tinggi pada bahan seperti inti transformator, arus eddy menemukan aplikasi dalam berbagai proses industri seperti pemanasan induksi, metalurgi, pengelasan, pengereman, dll. Artikel ini membahas teori dan aplikasi fenomena arus eddy.

Kerugian Arus Eddy pada Transformator

Medan magnet di dalam inti transformator menginduksi emf, yang menghasilkan arus eddy menurut hukum Faraday dan hukum Lenz. Di bagian inti, medan magnet B(t) dari arus gulungan i(t) menghasilkan arus eddy ieddy.

Kerugian akibat arus eddy dapat ditulis sebagai berikut :

Di mana, ke = konstanta yang tergantung pada ukuran dan berbanding terbalik dengan resistivitas bahan,

f = frekuensi sumber eksitasi,

Bm = nilai puncak medan magnet dan

τ = ketebalan bahan.

Persamaan di atas menunjukkan bahwa kerugian arus eddy bergantung pada kepadatan fluks, frekuensi, dan ketebalan bahan, serta berbanding terbalik dengan resistivitas bahan.

Untuk mengurangi kerugian arus eddy pada transformator, inti dibuat dari pelat tipis yang disusun yang disebut laminasi. Setiap pelat diisolasi untuk membatasi arus eddy ke area penampang kecil, meminimalkan jalur mereka dan mengurangi kerugian.

Hal ini digambarkan pada gambar di bawah ini :

Untuk meningkatkan resistivitas bahan, baja berorientasi butiran dingin (CRGO) digunakan sebagai inti transformator.

Sifat-sifat Arus Eddy

• Ini hanya terinduksi di dalam bahan konduktif.

• Ini terdistorsi oleh cacat seperti retak, korosi, tepi, dll.

• Arus eddy meredam dengan kedalaman dengan intensitas tertinggi ada di permukaan.

Sifat-sifat ini memungkinkan arus eddy digunakan dalam industri tenaga, aerospace, dan petrokimia untuk mendeteksi retak dan kerusakan logam.

Aplikasi Arus Eddy

Levitasi Magnetik: Ini adalah jenis levitasi repulsif yang digunakan dalam kereta Maglev modern untuk memberikan transportasi tanpa gesekan. Perubahan fluks magnetik yang dihasilkan oleh magnet superkonduktor yang ditempatkan pada kereta bergerak menghasilkan arus eddy pada lembaran konduktif stasioner di atasnya. Arus eddy berinteraksi dengan medan magnet untuk menghasilkan gaya levitasi.

Pengobatan Kanker Hipertemia: Pemanasan arus eddy digunakan untuk pemanasan jaringan. Arus eddy diinduksi dalam tabung konduktif oleh kumparan kawat proksimal yang terhubung ke kapasitor untuk membentuk rangkaian tangki yang terhubung ke sumber frekuensi radio.

Pengereman Arus Eddy: Energi kinetik dikonversi menjadi panas akibat kerugian arus eddy menemukan banyak aplikasi di industri.

• Pengereman kereta api.

• Pengereman roller coaster.

• Gergaji listrik atau bor untuk pemutusan darurat.

  
  

Pemanasan Induksi: Proses ini memanaskan benda konduktif secara elektrik dengan menginduksi arus eddy menggunakan elektromagnet frekuensi tinggi. Ini sebagian besar digunakan untuk memasak induksi, tungku untuk melebur logam, pengelasan, dan penyolderan.

Penggerak Kecepatan Variabel Arus Eddy: Dengan bantuan kontroler umpan balik, penggerak kecepatan variabel arus eddy dapat dicapai. Ini menemukan aplikasi dalam pembentukan logam, konveyor, pengolahan plastik, dll.

Detektor Logam: Ini mendeteksi keberadaan logam di dalam batu, tanah, dll. dengan bantuan induksi arus eddy pada logam jika ada.

Aplikasi Pengolahan Data: Uji non-destruktif arus eddy digunakan dalam investigasi komposisi dan kekerasan struktur logam.