Teoria de les corrents tàmbol i aplicacions

Definició de corrents d'eddy

Segons la llei de Lenz, quan un circuit conductor es troba exposat a un camp magnètic que canvia, genera una f.e.m. que induix una corrent que s'oposa al canvi. De manera similar, quan un camp magnètic canvia a través d'un cos conductor, com un fil o una llàmina, provoca que circulen corrents a través de les seccions transversals del material.

Aquestes corrents reben el nom de corrents d'eddy en referència als remolins d'aigua que són petits vòrtexs observats en llacs i oceans. Aquests bucles de corrents d'eddy poden ser beneficiosos i indesitjables.

Mentre causen pèrdues de calor elevades no desitjables en materials com el nucli d'un transformador, les corrents d'eddy troben aplicacions en diversos processos industrials com el calentament per inducció, la metallúrgia, la soldadura, el frenat, etc. Aquest article tracta la teoria i les aplicacions del fenomen de les corrents d'eddy.

Pèrdues per corrents d'eddy en el transformador

El camp magnètic dins del nucli d'un transformador induix una f.e.m., generant corrents d'eddy segons la llei de Faraday i la llei de Lenz. En la secció del nucli, el camp magnètic B(t) provenient de la corrent i(t) del bobinat genera corrents d'eddy ieddy.

Les pèrdues causades per les corrents d'eddy es poden expressar de la següent manera :

On, ke = constant que depèn de la mida i és inversament proporcional a la resistivitat del material,

f = freqüència de la font d'excitació,

Bm = valor màxim del camp magnètic i

τ = espessor del material.

L'equació anterior mostra que les pèrdues per corrents d'eddy depenen de la densitat de flux, la freqüència i l'espessor del material, i són inversament proporcionals a la resistivitat del material.

Per reduir les pèrdues per corrents d'eddy en el transformador, el nucli es fa de plagues fines apilades anomenades laminacions. Cada plaga està aïllada per restringir les corrents d'eddy a petites àrees transversals, minimitzant-ne el camí i reduint les pèrdues.

Això es representa en la figura següent :

Per augmentar la resistivitat del material, s'utilitza acer orientat a grau CRGO (Cold Rolled Grain Oriented) com a nucli del transformador.

Propietats de les corrents d'eddy

• Són induïdes només dins dels materials conductors.

• Són distorsionades per defectes com creixalls, corrosió, vores, etc.

• Les corrents d'eddy s'atenuen amb la profunditat, amb la major intensitat present a la superfície.

Aquestes propietats permeten utilitzar les corrents d'eddy en la indústria energètica, aeroespacial i petroquímica per detectar creixalls i danys metàl·lics.

Aplicacions de les corrents d'eddy

Levitat magnètica: És un tipus de levitat repulsiva que troba aplicació en els trens Maglev moderns de alta velocitat per proporcionar transport sense fricció. El flux magnètic que canvia produït per un electroimant superconductiu col·locat en el tren en moviment genera corrents d'eddy en la fulla conductora estacionària sobre la qual el tren flota. Les corrents d'eddy interaccionen amb el camp magnètic per produir forces de levitat.

Tractament hipertermià del càncer: El calentament per corrents d'eddy s'utilitza per escalfar els teixits. Les corrents d'eddy induïdes en les tubulatures conductores per bobinats proximals connectats a un condensador per formar un circuit tanque que està connectat a una font de freqüència radio.

Frenat per corrents d'eddy: L'energia cinètica convertida en calor degut a les pèrdues per corrents d'eddy troba nombroses aplicacions a la indústria.

• Frenat de trens.

• Frenat d'una muntanya russa.

• Taladro o serra elèctrica per la seva parada d'emergència.

  
  

Calentament per inducció: Aquest procés escalfa un cos conductor induint corrents d'eddy amb un electroimant de freqüència alta. Es fa servir principalment per cuinar per inducció, forns per fundir metalls, soldadura i brasat.

Conductors de velocitat ajustable per corrents d'eddy: Amb l'ajuda d'un controlador de retroalimentació, es pot aconseguir un conductor de velocitat acoblada per corrents d'eddy. Troba aplicacions en la formació de metalls, cintes transportadores, processament de plàstics, etc.

Detectores de metalls: Detecta la presència de metalls dins de roques, sols, etc. gràcies a l'inducció de corrents d'eddy en el metall si hi ha.

Aplicacions en processament de dades: La prova no destructiva per corrents d'eddy s'utilitza per investigar la composició i la duresa de les estructures metàl·liques.