Теорија и применување на вихревите стројности

Дефиниција на вихрели токови

Според законот на Ленц, кога проводлив лак е изложен на променливо магнетно поле, тоа генерира ЕМФ што индуцира ток кој се противставува на промената. Слично, кога магнетното поле се менува низ проводлив објект, како жичка или плоча, тоа причинува да текат токови низ прекрсните пресеки на материјалот.

Овие токови добиваат името вихрели токови по водните вихри, малите закружни водни бури кои се опажаат во езерата и океани. Овие циклуси од вихрели токови можат да бидат и корисни и нежелани.

Иако тие предизвикуваат нежелани големи губитоци на топлина во материјалот како јадерото на трансформатор, вихрелите токови наоѓаат применување во различни индустријски процеси како индуктивно загревување, металургија, сварување, спорење итн. Овој чланок се занимава со теоријата и примените на феноменот на вихрелите токови.

Губиток од вихрели токови во трансформатор

Магнетното поле внатре во јадрото на трансформаторот индуцира ЕМФ, што доведува до вихрели токови според законот на Фарадеј и Ленц. Во делот на јадрото, магнетното поле B(t) од обмотничкиот ток i(t) генерира вихрели токови ieddy.

Губитоците поради вихрели токови можат да се запишат како следи:

Каде ke = константа зависна од големината и обратно пропорционална на резистивноста на материјалот,

f = фреквенција на изворот на стимулација,

Bm = врхна вредност на магнетното поле и

τ = дебелина на материјалот.

Горната равенка покажува дека губитокот од вихрели токови зависи од густината на потокот, фреквенцијата и дебелината на материјалот и обратно пропорционален на резистивноста на материјалот.

За намалување на губитоците од вихрели токови во трансформатор, јадрото е направено од зглобени тени пластинки наречени ламинации. Секоја пластинка е изолирана за ограничување на вихрелите токови до мали прекрсни пресеци, минимизирајќи ги нивните патеки и намалувајќи ги губитоците.

Ова е прикажано на следната слика:

За да се зголеми резистивноста на материјалот, се користи хладно ролиран ориентиран збир, CRGO степен стал за јадро на трансформатор.

Својства на вихрелите токови

• Овие се индуцирани само внатре во проводливите материјали.

• Овие се искривени од дефекти како тресавици, корозија, рабови итн.

• Вихрелите токови затихнуваат со длабочина со највисока интензитет на површината.

Овие својства овозможуваат вихрелите токови да се користат во енергетиката, аероспацијалната и петрохемијската индустрија за детектирање на метални тресавици и повреди.

Применување на вихрелите токови

Магнетна левитација: Тоа е тип на левитација кој се применува во современите брзи Маглев возови за доставување на безтркачко превозување. Променлив магнетен поток произведен од суперпроводлив магнет поставен на движечкиот воз произведува вихрели токови на стационарната проводлива плоча над која возот левитира. Вихрелите токови интерагираат со магнетното поле за производство на силите на левитација.

Хипертермија за лечење на рак: Загревување со вихрели токови користено за загревување на ткан. Вихрели токови индуцирани во проводливите цевчиња со близуки обмотки поврзани со капацитор за формирање на танк циркулит кој е поврзан со извор на радио фреквенции.

Спорење со вихрели токови: Кинетичка енергија конвертирана во топлина поради губитоците од вихрели токови наоѓа многу применувања во индустријата.

• Спорење на возови.

• Спорење на монтаџна кола.

• Електрична пила или перфоратор за негова хитра исклучување.

  
  

Индуктивно загревување: Овој процес електрично загревува проводлив објект со индуцирање на вихрели токови со високо-фреквенцијски електромагнет. Основно се користи за индуктивно куварење, печи за топење на метали, сварување и сложување.

Регулација на брзина со вихрели токови: Со помош на контролер со обратна врска може да се постигне регулација на брзина со вихрели токови. Наоѓа применување во обработка на метали, транспортери, обработка на пластмаси итн.

Детектори на метали: Детектира присуство на метали во камени, почви итн. со помош на индуцирање на вихрели токови во металот ако присутен е.

Применување во обработка на податоци: Недеструктивско тестирање со вихрели токови користено во истражување на составот и харднесот на металните структури.