Virpuļstrāvas definīcija
Saskaņā ar Lenz likumu, kad vedēja gredzenam tiek izklausa mainīgais magnētiskais lauks, tajā ģenerējas elektromotivitāte, kas izraisa strāvu, kas pretojas šim mainīgumam. Līdzīgi, kad caur vedēju ķermeni, piemēram, drotu vai plāksni, mainās magnētiskais lauks, tas izraisa strāvas plūsmas caur materiāla šķērsgriezumiem.
Šīm strāvām ir dota nosaukums virpuļstrāvas, atsaucoties uz ūdens vīrtulēm, maziem vārtiem, ko var novērot ezeros un okeānos. Šīs virpuļstrāvas var būt gan noderīgas, gan nepatīkamas.
Lai arī tās rada nevēlamus lielus siltuma zudumus materiālos, piemēram, transformatora kodolā, virpuļstrāvas atrast lietojumu dažādos rūpnieciskos procesos, piemēram, indukcijas sildīšanā, metallurgijā, savienojumu uzsildīšanā, bremsēšanā utt. Šis raksts apspriež virpuļstrāvu teoriju un lietojumus.
Virpuļstrāvu zudumi transformatorā
Transformatora kodola iekšpusē esošais magnētiskais lauks izraisa elektromotivitāti, kas pēc Faradeja un Lenz likuma veido virpuļstrāvas. Kodola daļā magnētiskais lauks B(t) no vadiņa strāvas i(t) izraisa virpuļstrāvas ieddy.
Virpuļstrāvu dēļ radītie zudumi var tikt uzrakstīti šādi :
Kur, ke = konstante, kas atkarīga no izmēra un inversproporcionala materiāla specifiķa rezistīvitātei,
f = excitation avota frekvence,
Bm = magnētiskā lauka maksimālā vērtība un
τ = materiāla stiepene.
Šī vienādojuma formulējums parāda, ka virpuļstrāvu zudumi atkarīgi no plūsmas blīvuma, frekvences un materiāla stiepenes, un tie ir inversproporcionali materiāla rezistīvitātei.
Lai samazinātu virpuļstrāvu zudumus transformatorā, kodols ir izgatavots no saliktām plānām plāksnēm, kas saukamas laminācijas. Katra plāksne ir izolēta, lai ierobežotu virpuļstrāvas mazos šķērsgriezumos, samazinot to ceļu un zudumus.
Tas ir attēlots zemāk redzamajā diagrammā :
Lai palielinātu materiāla rezistīvitāti, kā transformatora kodolu tiek izmantots aukstu gultu grānu orientēts, CRGO klases staļstībveida plāksne.
Virpuļstrāvu īpašības
Tās tiek izraisītas tikai vedējos materiālos.
Tās tiek deformētas defektiem, piemēram, spraugām, korozijai, malām utt.
Virpuļstrāvas samazinās ar dziļumu, ar visaugstāko intensitāti pie virsmas.
Šīs īpašības ļauj izmantot virpuļstrāvas enerģētikā, kosmosa nozarē un naftas un gāzes rūpniecībā, lai noteiktu metāla spraugas un kaitējumus.
Virpuļstrāvu lietojumi
Magnētiskā leviācija: Tā ir atdalīšanas veids, kas atrast lietojumu modernos augsto ātrumu Maglev vilcienos, lai nodrošinātu bezsānu transportu. Mainīgais magnētiskais plūsma, kas rodas superprovestora magnēta dēļ, kas atrodas kustīgajā vilcienā, veido virpuļstrāvas uz nemainīgo vedējo plāksni, pār kuru vilciens leviācijā. Virpuļstrāvas intereferē ar magnētisko lauku, lai radītu leviācijas spēkus.
Hipertermijas vēža ārstēšana: Virpuļstrāvu sildīšana tiek izmantota audu sildīšanai. Virpuļstrāvas tiek izraisītas vedējos traukos, izmantojot tuvākas drotas vadiņas, kas savienotas ar kondensatoru, lai veidotu rezonansu loku, kas savienots ar radiofrekvenču avotu.
Virpuļstrāvu bremsēšana: Kinetiskā enerģija tiek pārvērsta siltumā dēļ virpuļstrāvu zudumu, kas atrasta daudzos industriālos lietojumos.
Vilciena bremsēšana.
Ātrslidkrasa bremsēšana.
Elektrosarka vai bores ārkārtas izslēgšana.
Indukcijas sildīšana: Šis process elektriski sildīs vedēju ķermeni, izraisojot virpuļstrāvas ar augstfrekvenču elektromagnētu. Tā tiek galvenokārt izmantota indukcijas garsināšanā, furkahsā metālu taupīšanā, savienojumu uzsildīšanā un brazingā.
Virpuļstrāvu pielāgotie ātruma pārvaldītāji: Ar atgriezeniskās saites kontrolētāja palīdzību var sasniegt virpuļstrāvu savienoto ātruma pārvaldītāju. Tas atrasta lietojumu metāla formēšanā, transportieros, plastmasas apstrādē utt.
Metāla detektori: Tie atklāj metāla klātbūtni akmeņos, dābās utt., izmantojot virpuļstrāvu indukciju, ja metāls ir klāt.
Datu apstrādes lietojumi: Virpuļstrāvu nestruktūras testēšana tiek izmantota metāla struktūru sastāva un smaržīguma izpētē.
