Μια επισκόπηση των Eddy Currents | 5+ Σημαντικές εφαρμογές

Εδώ θα μελετήσουμε σχετικά με τα ρεύματα των νερών και τι σημαίνει ηλεκτρομαγνητική απόσβεση. Αλλά η αλλαγή της μαγνητικής ροής προκαλεί επίσης ρεύματα σε χονδρικά κομμάτια αγωγών, και το μοτίβο ροής τους μοιάζει με αυτό των στροβιλισμένων νερών στο νερό.

Ο François Arago, ένας μαθηματικός και ακόμη και ο 25ος πρωθυπουργός της Γαλλίας, παρατήρησε για πρώτη φορά τα ρεύματα του Eddy το 1824. Αργότερα ένας φυσικός με το όνομα Foucault ανακάλυψε αυτά τα ρεύματα, τα οποία ονομάζονται ρητά ως eddy ρεύματα.

Μια απλή επίδειξη του Eddy Current

Η αιτία και η επίδραση των ρευμάτων ρεύματος μπορούν να γίνουν κατανοητά με ένα απλό πείραμα, όπως αναφέρθηκε. Μια πλάκα χαλκού αιωρείται σαν εκκρεμές.

Αυτά δημιουργούν εμπόδια στην κίνηση ταλάντευσης της πλάκας, και ως εκ τούτου, η κίνηση αιώρησης είναι αποσβεσμένη. Σε κάποιο χρονικό διάστημα, η πλάκα στηρίζεται στο μαγνητικό πεδίο. 

Αυτό το φαινόμενο ηλεκτρομαγνητικής απόσβεσης μπορεί να μειωθεί με τη μείωση της διαθέσιμης περιοχής για τη ροή των ρευμάτων. Επομένως, εάν μπορούμε να εισαγάγουμε ορθογώνιες εγκοπές και τρύπες στην πλάκα και λόγω του γεγονότος ότι οι μαγνητικές ροπές των επαγόμενων ρευμάτων εξαρτώνται από την περιοχή που περικλείεται από αυτήν, μπορούμε να μειώσουμε την ηλεκτρομαγνητική απόσβεση και η πλάκα να ταλαντεύεται πιο ελεύθερα.

ΔΥΝΑΜΗ ΤΡΕΧΟΝΤΩΝ EDDY

Η ισχύς διασκορπισμού των ρευμάτων ρεύματος μπορεί να εκφραστεί ως:

Που,

Το P αναφέρεται στην απώλεια ισχύος ανά μονάδα μάζας.

Bp αναφέρεται στα μέγιστα μαγνητικά πεδία.

d αναφέρεται στο πάχος.

Το f αναφέρεται στη συχνότητα.

Το k αναφέρεται σε μια σταθερά.

Το ρ αναφέρεται στην αντίσταση.

Το D αναφέρεται στην πυκνότητα.

Το ρεύμα Eddy μειώνεται χρησιμοποιώντας πλαστικοποιήσεις στον μεταλλικό πυρήνα. Εξαιτίας αυτού, το μέγεθος μειώνεται ουσιαστικά.

Καθώς η διάχυση της ενέργειας με τη μορφή θερμότητας εξαρτάται από τετράγωνα του μεγέθους των ρινιστικών ρευμάτων, την απώλεια θερμότητας και στη συνέχεια, η απώλεια ενέργειας μειώνεται. Οι απώλειες ενέργειας μπορούν περαιτέρω να μειωθούν με τη χρήση λεπτότερης ελασματοποίησης με πολύ χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα σίδηρο ή μαλακό σίδερο και σύρματα με μεγαλύτερες διατομές.

ριγωτά ρεύματα σε πλάκα με και χωρίς πλαστικοποίηση
ριγωτά ρεύματα σε πλάκα με και χωρίς πλαστικοποίηση, Image Credit - ΤσετόρνοΡεύματα από ελασματοποιημένο πυρήνα 2CC0 1.0

Εδώ είναι ένα απλό πείραμα όπου μπορούμε να παρατηρήσουμε την ηλεκτρομαγνητική απόσβεση.

Δύο κοίλοι λεπτοί κυλινδρικοί σωλήνες των ίδιων γεωμετρικών προσανατολισμών αλλά ο ένας αποτελείται από αλουμίνιο και ο άλλος ένας σωλήνας PVC σφίγγεται κάθετα. Ένας κυλινδρικός μαγνήτης με διάμετρο λίγο μικρότερη από εκείνη των διαμέτρων του κυλίνδρου πέφτει μέσω των δύο σωλήνων με τέτοιο τρόπο ώστε να μην αγγίζουν τα εσωτερικά τοιχώματα των κυλινδρικών σωλήνων. Ο μαγνήτης που πέφτει μέσω του σωλήνα PVC παίρνει τον ίδιο χρόνο για να βγει από το σωλήνα όπως θα έπαιρνε εάν πέσει από το ίδιο ύψος χωρίς κανένα σωλήνα. Ο μαγνήτης στο σωλήνα αλουμινίου διαρκεί περισσότερο χρόνο για να βγει από το σωλήνα.

Αυτό οφείλεται στα ριγωτά ρεύματα που παράγονται στο σωλήνα αλουμινίου που αντιτίθεται στη μεταβαλλόμενη μαγνητική ροή όταν ο μαγνήτης κινείται μέσω του σωλήνα αλουμινίου. Δεδομένου ότι το PVC είναι μονωτής, δεν δημιουργούνται ρεύματα. Αυτό το φαινόμενο όπου η επιβραδυντική δύναμη λόγω των ριωδών ρευμάτων περιορίζει την κίνηση ενός αντικειμένου είναι γνωστό ως ηλεκτρομαγνητική απόσβεση.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΤΡΕΧΟΝΤΩΝ EDDY

Αν και σε ορισμένες εφαρμογές δεν είναι επιθυμητά τα ρεύματα του ίντι, υπάρχουν πολλές εφαρμογές στις οποίες τα ρεύματα είναι αναγκαία για τη λειτουργία τους. Μερικά από αυτά είναι μαγνητικό φρενάρισμα σε τρένα, ηλεκτρομαγνητική απόσβεση, επαγωγικός κλίβανος, μετρητές ηλεκτρικής ισχύος, ανύψωση, αναγνώριση μετάλλων, ανίχνευση κραδασμών και θέσης, δομικές δοκιμές κ.λπ. Ορισμένες από αυτές έχουν εξηγηθεί λεπτομερώς ως εξής:

  • Μαγνητικό φρενάρισμα σε τρένα: Όπως γνωρίζουμε ότι τα τρένα είναι αρκετά βαριά και μπορούν να κινηθούν με μεγάλες ταχύτητες, ως εκ τούτου, το σύστημα πέδησης των αμαξοστοιχιών πρέπει να είναι πολύ δυνατό και ομαλό. Τα ρεύματα Eddy το κάνουν αυτό δυνατό. Ισχυροί ηλεκτρομαγνήτες μπορούν να προκαλέσουν ρεύματα στα ράγες. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει τριβή καθώς δεν υπάρχουν μηχανικοί δεσμοί. Ως εκ τούτου, το σύστημα πέδησης γίνεται πολύ ομαλό. Αλλά αυτή η εφαρμογή χρησιμοποιείται μόνο σε μερικά ηλεκτρικά τρένα.
  • Επαγωγικός κλίβανος: Χρησιμοποιούνται για την τήξη σιδήρου, χάλυβα, χαλκού, αλουμινίου και άλλων πολύτιμων μετάλλων για σκοπούς συγκόλλησης, αναδιαμόρφωση ή για την κατασκευή κραμάτων. Σε έναν επαγωγικό κλίβανο, το ρεύμα του διχτυού παράγει πολύ υψηλές θερμοκρασίες κατάλληλες για την τήξη των μετάλλων.
  • Ηλεκτρομαγνητική απόσβεση: Λίγα όργανα μέτρησης όπως τα γαλβανόμετρα κάνουν χρήση της επίδρασης των ριωδών ρευμάτων στην αντίθεση της κίνησης. Έχουν έναν σταθερό πυρήνα αποτελούμενο από ένα μη μαγνητικό αλλά μεταλλικό υλικό στο οποίο δημιουργούνται τα ρεύματα κατά τη διάρκεια της ταλάντωσης, το οποίο με τη σειρά του αντιτίθεται στην κίνηση του πηνίου και το φέρνει σε θέση ηρεμίας γρήγορα.
  • Απωθητικά φαινόμενα και ανύψωση: όταν εφαρμόζεται ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, προκαλεί ρευματοειδή ρεύματα που εμφανίζουν τη συμπεριφορά της διαμαγνητικής απώθησης λόγω του οποίου ένα μέταλλο ή οποιοδήποτε αγώγιμο υλικό θα βιώσει μια δύναμη απωθήσεως.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την τρέχουσα εφαρμογή eddy, μπορείτε να διαβάσετε το άρθρο τρέχουσα δοκιμή eddy, αισθητήρας ρεύματος Eddy eddy τρέχον φρένο.

Σχετικά με τον Amrit Shaw

Συνδεθείτε στον πρώην συντάκτη μας: LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/amrit-shaw/)

Lambda Geeks