Teori dan Aplikasi Arus Eddy

Definisi Arus Eddy

Menurut hukum Lenz, apabila sebuah lilitan konduktif terkena medan magnet yang berubah, ia akan menghasilkan emf yang menginduksi arus yang menentang perubahan tersebut. Sama juga, apabila medan magnet berubah melalui badan konduktif, seperti filamen atau lempeng, ia menyebabkan arus mengalir melalui penampang bahan tersebut.

Arus-arus ini diberi nama arus eddy setelah eddy air yang merupakan pusaran kecil yang diamati di danau dan lautan. Lingkaran arus eddy ini boleh menjadi baik dan tidak diingini.

Walaupun mereka menyebabkan kerugian haba yang tinggi dalam bahan seperti inti transformator, arus eddy mempunyai aplikasi dalam pelbagai proses industri seperti pemanasan induksi, metalurgi, penyambungan, pemecutan dan sebagainya. Artikel ini membincangkan teori dan aplikasi fenomena arus eddy.

Kerugian Arus Eddy dalam Transformator

Medan magnet di dalam inti transformator menginduksi emf, yang mengakibatkan arus eddy menurut undang-undang Faraday dan Lenz. Dalam bahagian inti, medan magnet B(t) dari arus lilitan i(t) menghasilkan arus eddy ieddy.

Kerugian akibat arus eddy boleh ditulis sebagai berikut :

Di mana, ke = pemalar bergantung pada saiz dan secara song-song dengan resistiviti bahan,

f = frekuensi sumber penggetar,

Bm = nilai puncak medan magnet dan

τ = ketebalan bahan.

Persamaan di atas menunjukkan bahawa kerugian arus eddy bergantung pada ketumpatan fluks, frekuensi, dan ketebalan bahan dan secara songsong dengan resistiviti bahan.

Untuk mengurangkan kerugian arus eddy dalam transformator, inti dibuat daripada plat tipis yang disusun bertingkat yang dipanggil laminasi. Setiap plat diisolasi untuk membatasi arus eddy kepada kawasan penampang yang kecil, mengurangkan jalannya dan mengurangkan kerugian.

Ini diwakili dalam gambarajah di bawah :

Untuk meningkatkan resistiviti bahan, baja keluli CRGO (cold rolled grain oriented) digunakan sebagai inti transformator.

Sifat-sifat Arus Eddy

• Arus-arus ini hanya terinduksi di dalam bahan konduktif.

• Arus-arus ini terdistorsi oleh cacat seperti retak, korosi, tepi, dan sebagainya.

• Arus eddy merosot dengan kedalaman dengan intensiti tertinggi hadir di permukaan.

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

Aplikasi Arus Eddy

Levitasi Magnetik: Ia adalah jenis levitasi yang repulsif yang digunakan dalam kereta Maglev moden untuk memberikan pengangkutan tanpa geseran. Perubahan fluks magnet yang dihasilkan oleh magnet superkonduktor yang diletakkan pada kereta bergerak menghasilkan arus eddy pada lembaran konduktif stasioner di atas mana kereta levitasi. Arus eddy berinteraksi dengan medan magnet untuk menghasilkan daya levitasi.

Rawatan Kanser Hipertermia: Pemanasan arus eddy digunakan untuk pemanasan jaringan. Arus eddy yang diinduksi dalam tabung konduktif oleh lilitan kawat proksimal yang disambungkan ke kapasitor untuk membentuk litar tangki yang disambungkan ke sumber frekuensi radio.

Pemecutan Arus Eddy: Tenaga kinetik diubah menjadi haba akibat kerugian arus eddy yang mempunyai banyak aplikasi dalam industri.

• Pemecutan kereta api.

• Pemecutan roller coaster.

• Gergaji atau bor elektrik untuk pemutusan kecemasan.

  
  

Pemanasan Induksi: Proses ini memanaskan badan konduktif secara elektrik dengan menginduksi arus eddy menggunakan elektromagnet frekuensi tinggi. Ia terutamanya digunakan untuk memasak induksi, tungku untuk meleburkan logam, penyambungan, dan brazing.

Pemacu Kelajuan Tidak Tetap Arus Eddy: Dengan bantuan pengawal maklum balas, pemacu kelajuan yang dikaitkan dengan arus eddy boleh dicapai. Ia mempunyai aplikasi dalam pembentukan logam, konveyor, pemprosesan plastik, dan sebagainya.

Pencari Logam: Ia mendeteksi kehadiran logam di dalam batu, tanah, dan sebagainya dengan bantuan induksi arus eddy pada logam jika ada.

Aplikasi Pengendalian Data: Ujian non-hancur arus eddy digunakan dalam menyiasat komposisi dan kekerasan struktur logam.