Teoria do Efeito Fúria e Aplicações
O que é Corrente de Fúria
De acordo com a lei de Lenz, um loop condutor, quando submetido a um campo magnético variável, tem uma f.e.m. induzida nele, causando o fluxo de corrente em uma direção oposta à mudança que a causa. O caso é semelhante quando, em vez de um loop condutor fechado, a mudança no campo magnético através de um corpo condutor, digamos um filamento ou uma lâmina de material magnético ou não magnético, causa correntes a fluir em suas seções transversais em caminhos fechados apropriados.
Essas correntes recebem o nome de correntes de fúria em referência aos remoinhos de água, pequenos redemoinhos observados em lagos e oceanos. Esses loops de corrente de fúria podem ser tanto benéficos quanto indesejáveis.
Embora causem perdas de calor indesejáveis no material, como no núcleo do transformador, as correntes de fúria encontram aplicações em diversos processos industriais, como aquecimento por indução, metalurgia, soldagem, frenagem, etc. Este artigo aborda a teoria e as aplicações do fenômeno de corrente de fúria.
Perda de Corrente de Fúria no Transformador
O fluxo do campo magnético dentro do núcleo do transformador induz f.e.m. no núcleo de acordo com a lei de Faraday e a lei de Lenz, causando a corrente de fúria a fluir no núcleo, conforme mostrado na figura abaixo. Considere uma seção do núcleo do transformador, conforme mostrado. O campo magnético B(t) produzido devido à corrente i(t) do enrolamento, causa a corrente de fúria ieddy a fluir dentro do núcleo.
As perdas devidas às correntes de fúria podem ser escritas da seguinte forma :
Onde, ke = constante depende do tamanho e é inversamente proporcional à resistividade do material,
f = frequência da fonte de excitação,
Bm = valor máximo do campo magnético e
τ = espessura do material.
A equação acima mostra que a perda de corrente de fúria depende da densidade de fluxo, frequência e espessura do material e é inversamente proporcional à resistividade do material.
Para reduzir as perdas de corrente de fúria no transformador o núcleo é formado por empilhamento de placas finas chamadas laminados, e cada placa é isolada ou vernizada para que o fluxo de corrente de fúria seja confinado a uma área de seção transversal muito pequena de cada placa e isolado das outras placas. Portanto, o caminho de fluxo da corrente diminui ao mínimo. Isso é representado na figura abaixo :
Para aumentar a resistividade do material, aço de grão orientado laminado a frio (CRGO) é usado como núcleo do transformador.
Propriedades das Correntes de Fúria
Estas são induzidas apenas dentro dos materiais condutores.
Estas são distorcidas por defeitos, como trincas, corrosão, bordas, etc.
As correntes de fúria atenuam com a profundidade, com a maior intensidade presente na superfície.
Aplicação da Corrente de Fúria
Levitação Magnética: É um tipo repulsivo de levitação que encontra aplicação nos trens Maglev modernos de alta velocidade para fornecer transporte sem atrito. A mudança no fluxo magnético produzido por um ímã supercondutor colocado no trem em movimento produz correntes de fúria na folha condutora estacionária sobre a qual o trem levita. As correntes de fúria interagem com o campo magnético para produzir forças de levitação.
Tratamento de Câncer por Hipertermia: Aquecimento por corrente de fúria usado para aquecer tecidos. Correntes de fúria induzidas nos tubos condutores por enrolamentos de arame próximos conectados a um capacitor para formar um circuito tanque, que é conectado a uma fonte de frequência radioativa.
Frenagem por Corrente de Fúria: A energia cinética convertida em calor devido às perdas de corrente de fúria encontra inúmeras aplicações na indústria :
Frenagem de trens.
Frenagem de montanhas-russas.
Serra elétrica ou furadeira para desligamento de emergência.
Aquecimento por Indução: É o processo de aquecimento elétrico de um corpo condutor induzindo correntes de fúria nele usando um eletroímã de alta frequência. Suas principais aplicações são cozinhas por indução, fornos de indução usados para aquecer metais até seu ponto de fusão, soldagem, brasagem, etc.
Unidades de Velocidade Ajustável por Corrente de Fúria: Com a ajuda de um controlador de feedback, pode-se obter uma unidade de velocidade acoplada por corrente de fúria. Encontra aplicações em conformação de metais, esteiras transportadoras, processamento de plásticos, etc.
Detectores de Metais: Detecta a presença de metais dentro de rochas, solos, etc., com a ajuda da indução de corrente de fúria no metal, se presente.
Aplicações de Processamento de Dados: Teste não destrutivo por corrente de fúria usado na investigação da composição e dureza de estruturas metálicas.
Aplicações de Velocímetro e Sensores de Proximidade
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