Strømningsteori og anvendelser

Definisjon av Strømninger

Ifølge Lenz lov, når en ledende løkke er utsatt for et endrende magnetfelt, genereres en spenningsforskjell som inducerer en strøm som motvirker endringen. På samme måte, når et magnetfelt endres gjennom en leder, som en tråd eller en plåt, fører det til at strømmer flyter gjennom materialets tverrsnitt.

Disse strømmene kalles strømninger etter de små vannsvirlende hvirvlene som observert i innsjøer og hav. Disse strømningsløkkene kan både være nyttige og uønskede.

Selv om de forårsaker uønskede høy varmetap i materiale som transformatorkjernen, finner strømninger anvendelse i ulike industrielle prosesser som induksjonopvarming, metallurgi, svart, bremse osv. Denne artikkelen handler om teorien og anvendelser av fenomenet strømninger.

Strømningstap i Transformator

Magnetfeltet inni en transformatorkjerne inducerer en spenningsforskjell, som fører til strømninger ifølge Faradays lov og Lenz lov. I kjernedelen genererer magnetfeltet B(t) fra vindingsstrømmen i(t) strømninger ieddy.

Tapene på grunn av strømninger kan skrives som følger :

Der ke = konstant som avhenger av størrelsen og er invers proporsjonal til resistiviteten til materialet,

f = frekvensen av opplastningskilden,

Bm = toppverdi av magnetfeltet og

τ = tykkelsen av materialet.

Den ovennevnte ligningen viser at strømningstapet avhenger av fluksdensiteten, frekvensen og tykkelsen av materialet, og er invers proporsjonal med resistiviteten til materialet.

For å redusere strømningstap i transformator, er kernen laget av stakket tunne plater kalt laminasjoner. Hver plate er isolert for å begrense strømningene til små tverrsnitt, minimer deres bane og redusere tap.

Dette er representert i figuren nedenfor :

For å øke resistiviteten av materialet brukes kaldtrukket kornergjort, CRGO-grad stål som kjerne i transformator.

Egenskaper ved Strømninger

• Disse induceres bare inne i ledefremmende materialer.

• Disse forvrider seg av feil som sprækker, korrosjon, kanter osv.

• Strømninger dempes med dybde med høyest intensitet på overflaten.

Disse egenskapene lar strømninger bli brukt i energi, luftfart og petrokjemisk industri for å oppdage metallsprækker og skader.

Anvendelser av Strømninger

Magnetisk Levitasjon: Dette er en repulsiv type levitasjon som finner anvendelse i moderne høyhastighet Maglev-tog for å gi friksjonsfri transport. Endring av magnetisk fluks produsert av en superledende magnet plassert på den bevegende toget produserer strømninger i den stasjonære ledefremmendearket over hvilken toget leviterer. Strømningene interagerer med magnetfeltet for å produsere levitasjonskrefter.

Hypertermisk Kreftbehandling: Strømningoppvarming brukes for vævsoppvarming. Strømninger induceres i ledefremmende rør av nærliggende trådvindinger forbundet til en kondensator for å danne en tankkrets som er koblet til en radiofrekvenskilde.

Strømningbremse: Kinetisk energi konverteres til varme på grunn av strømningstap finner mange anvendelser i industrien.

• Bremsing av tog.

• Bremsing av en berg-og-dal-bane.

• Elektrisk sirkel-eller boremaskin for dens nødstopp.

  
  

Induksjonoppvarming: Denne prosessen elektrisk oppvarmer et ledefremmende legeme ved å inducere strømninger med en høyfrekvens elektromagnet. Det brukes hovedsakelig for induksjonkokking, ovner for å smelte metaller, sveising og loddning.

Justerbare Fartdreiv med Strømninger: Med hjelp av en tilbakemeldingskontroller kan en justerbar fartdreiv med strømninger oppnås. Det finner anvendelse i metallforming, båndtransport, plastbehandling osv.

Metalldetektorer: Det oppdager tilstedeværelse av metaller i berg, jord osv. med hjelp av strømninginduksjon i metallet hvis det er til stede.

Datahåndtering Anvendelser: Strømning ikke-destruktiv testing brukes i undersøkelser av sammensetning og hardhet av metallkonstruksjoner.