चुंबकीय प्रवाह सिद्धांत और अनुप्रयोग

विक्षेपी धारा की परिभाषा

लेन्ज के नियम के अनुसार, जब एक चालक लूप को बदलते हुए चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो इसमें एक विद्युत वाहक बल उत्पन्न होता है जो बदलाव को विरोध करने वाली धारा को प्रेरित करता है। इसी तरह, जब एक चुंबकीय क्षेत्र एक चालक पदार्थ, जैसे एक फिलामेंट या एक स्लैब, के माध्यम से बदलता है, तो यह पदार्थ के अनुप्रस्थ काटों में धारा का प्रवाह करता है।

इन धाराओं को जल विक्षेपी (जो झीलों और महासागरों में देखे जाने वाले छोटे घूमने वाले व्हर्लपूल्स) के आधार पर विक्षेपी धाराएँ कहा जाता है। ये विक्षेपी धारा लूप लाभदायक और अवांछित दोनों हो सकते हैं।

जबकि वे ट्रांसफार्मर कोर जैसे पदार्थों में अवांछित उच्च ऊष्मा नुकसान का कारण बनते हैं, विक्षेपी धाराएँ उष्मागत गर्मी, धातुरसायन, वेल्डिंग, ब्रेकिंग आदि जैसे विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोग की जाती हैं। यह लेख विक्षेपी धारा परिघटन के सिद्धांत और अनुप्रयोगों से संबंधित है।

ट्रांसफार्मर में विक्षेपी धारा नुकसान

ट्रांसफार्मर कोर के अंदर का चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है, जो फाराडे के नियम और लेन्ज के नियम के अनुसार विक्षेपी धाराएँ प्रेरित करता है। कोर खंड में, वाइंडिंग धारा i(t) से चुंबकीय क्षेत्र B(t) विक्षेपी धाराओं ieddy को उत्पन्न करता है।

विक्षेपी धाराओं के कारण होने वाले नुकसान को निम्न प्रकार लिखा जा सकता है :

जहाँ, ke = नियतांक, जो आकार पर निर्भर करता है और सामग्री की प्रतिरोधकता के व्युत्क्रमानुपाती है,

f = उत्तेजना स्रोत की आवृत्ति,

Bm = चुंबकीय क्षेत्र का शिखर मान और

τ = सामग्री की मोटाई।

उपरोक्त समीकरण दर्शाता है कि विक्षेपी धारा नुकसान फ्लक्स घनत्व, आवृत्ति और सामग्री की मोटाई पर निर्भर करता है और सामग्री की प्रतिरोधकता के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

ट्रांसफार्मर में विक्षेपी धारा नुकसान को कम करने के लिए, कोर को लेमिनेशन नामक संकीर्ण प्लेटों से बनाया जाता है। प्रत्येक प्लेट अलग-अलग आवरित होती है ताकि विक्षेपी धाराएँ छोटे अनुप्रस्थ काटों में सीमित रहें, जिससे उनका मार्ग कम हो जाता है और नुकसान कम होता है।

यह निम्न चित्र में दर्शाया गया है :

सामग्री की प्रतिरोधकता बढ़ाने के लिए ट्रांसफार्मर कोर के लिए कोल्ड रोल्ड ग्रेन ओरिएंटेड, CRGO ग्रेड स्टील का उपयोग किया जाता है।

विक्षेपी धाराओं के गुण

• ये केवल चालक सामग्रियों के अंदर उत्पन्न होती हैं।

• ये दरार, रोग, किनारे आदि जैसे दोषों से विकृत होती हैं।

• विक्षेपी धाराएँ गहराई के साथ कम होती जाती हैं, जिनकी उच्चतम तीव्रता सतह पर मौजूद होती है।

ये गुण विक्षेपी धाराओं को विद्युत, एयरोस्पेस और पेट्रोकेमिकल उद्योगों में धातु की दरारों और क्षतियों का पता लगाने के लिए उपयोग करने में सक्षम बनाते हैं।

विक्षेपी धाराओं के अनुप्रयोग

चुंबकीय उत्थान: यह एक प्रकार का उत्थान आधुनिक उच्च गति वाले मैगलेव ट्रेनों में घर्षणहीन परिवहन के लिए उपयोग किया जाता है। चलते ट्रेन पर रखे गए सुपरकंडक्टिंग चुंबक द्वारा उत्पन्न बदलता हुआ चुंबकीय फ्लक्स उत्थान करने वाले स्थिर चालक शीट पर विक्षेपी धाराओं का उत्पादन करता है। विक्षेपी धाराएँ चुंबकीय क्षेत्र के साथ प्रतिक्रिया करके उत्थान के बल उत्पन्न करती हैं।

हाइपरथर्मिया कैंसर उपचार: विक्षेपी धारा गर्मी का उपयोग ऊतकों को गर्म करने के लिए किया जाता है। विक्षेपी धाराएँ चालक ट्यूबिंग में निकटवर्ती वायर वाइंडिंग्स द्वारा प्रेरित होती हैं, जो एक कैपेसिटर से जुड़े होते हैं ताकि एक टैंक सर्किट बनाया जा सके, जो एक रेडियो फ्रीक्वेंसी स्रोत से जुड़ा होता है।

विक्षेपी धारा ब्रेकिंग: गतिज ऊर्जा को विक्षेपी धारा नुकसान के कारण ऊष्मा में परिवर्तित करना उद्योगों में अनेक अनुप्रयोगों में पाया जाता है।

• ट्रेनों का ब्रेकिंग।

• रोलर कोस्टर का ब्रेकिंग।

• विद्युत सर्ज या ड्रिल के आपातकालीन बंद करने के लिए।

  
  

प्रेरित गर्मी: यह प्रक्रिया एक उच्च आवृत्ति वाले विद्युत चुंबक द्वारा एक चालक शरीर में विक्षेपी धाराओं को प्रेरित करके इलेक्ट्रिकल रूप से गर्म करती है। यह मुख्य रूप से प्रेरित रसोई, धातुओं को पिघलाने के लिए फर्नेस, वेल्डिंग और ब्रेजिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

विक्षेपी धारा वियोज्य गति ड्राइव: प्रतिक्रिया नियंत्रक की मदद से एक विक्षेपी धारा संयुक्त गति ड्राइव प्राप्त किया जा सकता है। यह धातु निर्माण, कन्वेयर, प्लास्टिक प्रोसेसिंग आदि में उपयोग किया जाता है।

धातु डिटेक्टर: यह चट्टानों, मिट्टी आदि में धातु की उपस्थिति का पता लगाता है। यदि धातु मौजूद हो, तो विक्षेपी धारा प्रेरण की मदद से उसकी उपस्थिति का पता लगाया जा सकता है।

डेटा प्रोसेसिंग अनुप्रयोग: विक्षेपी धारा गैर-विनाशक परीक्षण धातु संरचनाओं की संरचना और कठोरता की जांच में उपयोग किया जाता है।