Lý thuyết và Ứng dụng của Dòng xoáy cảm ứng
Dòng xoáy là gì
Theo định luật Lenz, một vòng dẫn điện khi bị tác động bởi từ trường biến thiên sẽ có điện áp cảm ứng gây ra dòng điện chảy theo hướng ngược lại với sự thay đổi gây ra nó. Trường hợp tương tự xảy ra khi thay vì một vòng dẫn kín, sự thay đổi từ trường thông qua một vật dẫn, như một sợi dây hoặc tấm vật liệu từ tính hoặc phi từ tính, gây ra dòng điện chảy trong các đường kín phù hợp.
Những dòng điện này được gọi là dòng xoáy sau những vòm nước nhỏ xoáy trong hồ và đại dương. Các vòng dòng xoáy có thể có lợi cũng như không mong muốn.
Trong khi chúng gây ra tổn thất nhiệt cao trong vật liệu như lõi biến áp, dòng xoáy tìm thấy ứng dụng trong nhiều quá trình công nghiệp như làm nóng cảm ứng, luyện kim, hàn, phanh, v.v. Bài viết này đề cập đến lý thuyết và ứng dụng của hiện tượng dòng xoáy.
Tổn thất do dòng xoáy trong biến áp
Sự lưu thông của từ trường bên trong lõi biến áp gây ra điện áp cảm ứng trong lõi theo định luật Faraday và Lenz, gây ra dòng xoáy chảy trong lõi như được hiển thị trong hình dưới đây. Hãy xem xét một phần của lõi biến áp như được hiển thị. Từ trường B(t) do dòng điện cuộn dây i(t) tạo ra, gây ra dòng xoáy ieddy chảy bên trong lõi.
Tổn thất do dòng xoáy có thể được viết như sau:
Trong đó, ke = hằng số phụ thuộc vào kích thước và tỷ lệ nghịch với điện trở suất của vật liệu,
f = tần số của nguồn kích thích,
Bm = giá trị đỉnh của từ trường và
τ = độ dày của vật liệu.
Phương trình trên cho thấy tổn thất do dòng xoáy phụ thuộc vào mật độ dòng từ, tần số và độ dày của vật liệu và tỷ lệ nghịch với điện trở suất của vật liệu.
Để giảm tổn thất do dòng xoáy trong biến áp lõi được tạo thành bằng cách xếp chồng các tấm mỏng gọi là laminations và mỗi tấm được cách điện hoặc phủ varnish để dòng dòng xoáy chỉ bị giới hạn trong một diện tích cắt rất nhỏ của mỗi tấm và cách điện với các tấm khác. Do đó, đường đi của dòng điện giảm xuống mức tối thiểu. Điều này được thể hiện trong hình dưới đây:
Để tăng điện trở suất của vật liệu, thép cuộn nguội định hướng (CRGO) được sử dụng làm lõi biến áp.
Tính chất của dòng xoáy
Chúng chỉ được cảm ứng bên trong vật liệu dẫn điện.
Chúng bị biến dạng bởi các khuyết tật như nứt, ăn mòn, cạnh, v.v.
Dòng xoáy giảm dần theo độ sâu, với cường độ cao nhất ở bề mặt.
Ứng dụng của dòng xoáy
Levitasi từ: Đây là loại levitasi đẩy được ứng dụng trong tàu Maglev hiện đại để cung cấp vận chuyển không ma sát. Từ trường biến thiên do nam châm siêu dẫn đặt trên tàu di chuyển tạo ra dòng xoáy trên tấm dẫn tĩnh mà tàu đang bay lên. Dòng xoáy tương tác với từ trường để tạo ra lực levitasi.
Điều trị ung thư bằng hyperthermia: Sưởi ấm mô bằng dòng xoáy. Dòng xoáy được cảm ứng trong các ống dẫn điện bằng cuộn dây gần đó kết nối với tụ điện để tạo thành mạch tank, được kết nối với nguồn tần số vô tuyến.
Phanh dòng xoáy: Năng lượng động được chuyển đổi thành nhiệt do tổn thất do dòng xoáy, tìm thấy nhiều ứng dụng trong công nghiệp:
Phanh tàu hỏa.
Phanh tàu lượn.
Cưa điện hoặc máy khoan cho việc tắt khẩn cấp.
Sưởi ấm cảm ứng: Đây là quá trình sưởi ấm một vật dẫn điện bằng cách cảm ứng dòng xoáy trong nó bằng từ trường tần số cao. Các ứng dụng chính là nấu ăn cảm ứng, lò cảm ứng dùng để sưởi nóng kim loại đến điểm nóng chảy, hàn, hàn cứng, v.v.
Bộ điều chỉnh tốc độ dòng xoáy: Với sự giúp đỡ của bộ điều khiển phản hồi, một bộ điều chỉnh tốc độ dòng xoáy có thể đạt được. Nó tìm thấy ứng dụng trong gia công kim loại, băng tải, xử lý nhựa, v.v.
Máy dò kim loại: Nó phát hiện sự tồn tại của kim loại bên trong đá, đất, v.v. nhờ cảm ứng dòng xoáy trong kim loại nếu có.
Ứng dụng xử lý dữ liệu: Kiểm tra không phá hủy bằng dòng xoáy được sử dụng trong việc điều tra thành phần và độ cứng của cấu trúc kim loại.
Ứng dụng đồng hồ tốc độ và cảm biến khoảng cách
Tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
