Теория и применение вихревых токов

Течение магнитного поля внутри сердечника трансформатора индуцирует ЭДС в сердечнике согласно закону Фарадея и закону Ленца, вызывая течение вихревых токов в сердечнике, как показано на рисунке ниже. Рассмотрим участок сердечника трансформатора, как показано. Магнитное поле B(t), создаваемое током i(t) обмотки, вызывает течение вихревого тока iвихрь внутри сердечника.

Потери от вихревых токов можно записать следующим образом:

Где, ke = постоянная, зависящая от размера и обратно пропорциональная удельному сопротивлению материала,
f = частота источника возбуждения,
Bm = максимальное значение магнитного поля и
τ = толщина материала.

Уравнение выше показывает, что потери на вихревые токи зависят от плотности потока, частоты и толщины материала и обратно пропорциональны удельному сопротивлению материала.

• Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторе сердечник формируется путем стекания тонких пластин, называемых ламелями, и каждая пластина изолируется или покрывается лаком, чтобы течение вихревых токов было ограничено очень малой площадью сечения каждой пластины и изолировано от других пластин. Таким образом, путь течения тока уменьшается до минимума. Это представлено на рисунке ниже :

• Для увеличения удельного сопротивления материала используется холоднокатаная зерноориентированная сталь, CRGO grade steel в качестве сердечника трансформатора.

Свойства вихревых токов

• Они индуцируются только внутри проводящих материалов.

• Они искажаются дефектами, такими как трещины, коррозия, края и т. д.

• Вихревые токи затухают с глубиной, при этом максимальная интенсивность находится на поверхности.

Применение вихревых токов

Магнитная левитация: Это репульсивный тип левитации, который применяется в современных скоростных маглев-поездах для обеспечения бесконтактной транспортировки. Изменяющийся магнитный поток, создаваемый сверхпроводящим магнитом, установленным на движущемся поезде, вызывает вихревые токи на неподвижном проводящем листе, над которым поезд левитирует. Вихревые токи взаимодействуют с магнитным полем, создавая силы левитации.

Лечение рака гипертермией: Нагревание тканей с помощью вихревых токов. Вихревые токи индуцируются в проводящих трубках при помощи близлежащих обмоток, соединенных с конденсатором, образуя колебательный контур, подключенный к источнику радиочастотного сигнала.

Торможение вихревыми токами: Кинетическая энергия, преобразованная в тепло за счет потерь на вихревые токи, находит множество применений в промышленности :

• Торможение поездов.

• Торможение американских горок.

• Электрическая пила или дрель для аварийного выключения.

Индукционный нагрев: Это процесс электрического нагрева проводящего тела путем индукции вихревых токов в нем с помощью высокочастотного электромагнита. Его основные применения - индукционное приготовление пищи, индукционная печь, используемая для нагрева металлов до их температуры плавления, сварка, пайка и т. д.

Регулируемые приводы с вихревыми токами: С помощью системы обратной связи можно достичь регулируемого привода с вихревыми токами. Он находит применение в формировании металла, конвейерах, переработке пластмасс и т. д.

Металлоискатели: Они обнаруживают наличие металлов в породах, почвах и т. д. с помощью индукции вихревых токов в металле, если он присутствует.

Применение в обработке данных: Безразрушительное тестирование вихревыми токами используется для исследования состава и твердости металлических конструкций.

Применение в спидометрах и датчиках близости

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.