Hvirvelstrømme
Under indflydelse af disse mv. c. i massen af metaldelen hvirvelstrømme (Foucault-strømme), som er indesluttet i massen og danner hvirvelstrømskæder.
Hvirvelstrømme (også Foucault-strømme) er elektriske strømme, der opstår som følge af elektromagnetisk induktion i et ledende medium (normalt et metal), når den magnetiske flux, der passerer gennem det, ændres.
Hvirvelstrømme genererer deres egne magnetiske flux, som igennem Lenz' regel, modsæt spolens magnetiske flux og svække den. De forårsager også kerneopvarmning, hvilket er spild af energi.
Lad den have en kerne lavet af metallisk materiale. Vi sætter en spole på denne kerne, langs hvilken vi passerer vekselstrøm… Rundt om spolen vil der være en magnetisk vekselstrøm, der krydser kernen.I dette tilfælde vil en induceret EMF blive induceret i kernen, som igen forårsager strømme i kernen kaldet hvirvelstrømme. Disse hvirvelstrømme opvarmer kernen. Da kernens elektriske modstand er lav, kan de inducerede strømme, der induceres i kernerne, være ret store, og opvarmningen af kernen kan være betydelig.
Fremkomsten af Foucault-strømme (hvirvelstrømme)
Hvirvelstrømme blev først opdaget af den franske videnskabsmand D.F. Arago (1786 — 1853) i 1824 i en kobberskive placeret på en akse under en roterende magnetisk nål. På grund af hvirvelstrømme begyndte skiven at rotere. Dette fænomen, kaldet Arago-fænomenet, blev forklaret et par år senere af M. Faraday fra positionen som loven om elektromagnetisk induktion.
Hvirvelstrømme blev undersøgt i detaljer af den franske fysiker Foucault (1819 - 1868) og er opkaldt efter ham. Han kaldte fænomenet opvarmning af metallegemer, der roterer i et magnetfelt, hvirvelstrømme.
V som et eksempel i fig. afdækket viser hvirvelstrømme induceret i en massiv kerne placeret i en AC-spole. Et vekslende magnetfelt inducerer strømme, der er lukket langs stier, der ligger i planer vinkelret på feltets retning.
Hvirvelstrømme: a — i en massiv kerne, b — i en lamelkerne
Måder at reducere Foucault-strømme
Den strøm, der forbruges til opvarmning af kernen af hvirvelstrømme, reducerer ubrugeligt effektiviteten af tekniske enheder af den elektromagnetiske type.
For at reducere kraften af hvirvelstrømmene øges den elektriske modstand i det magnetiske kredsløb; til dette opsamles kernerne fra separate tynde (0,1-0,5 mm) plader, isoleret fra hinanden ved hjælp af en speciel lak eller sten.
De magnetiske kerner i alle vekselstrømsmaskiner og -anordninger og ankerkernerne i jævnstrømsmaskiner er samlet af lakerede eller overflade ikke-ledende film (fosfat) plader, isoleret fra hinanden, stemplet af stålplader. Pladernes plan skal være parallelt med retningen af den magnetiske flux.
Med en sådan adskillelse af tværsnittet af kernen af det magnetiske kredsløb svækkes hvirvelstrømmene betydeligt, da de magnetiske fluxer, der blokerer hvirvelstrømsløjferne, reduceres, og derfor reduceres den emf, der induceres af disse strømme. etc. med skabelsen af hvirvelstrømme.
Der indføres også særlige additiver i kernematerialet, som også øger det. elektrisk modstand. For at øge den elektriske modstand af en ferromagnet fremstilles elektrisk stål med et siliciumadditiv.
Foret magnetisk kredsløb af transformeren
Kernerne i nogle spoler (spoler) er trukket af stykker af rødglødende jerntråd Jernstrimlerne er placeret parallelt med linjerne af magnetisk flux. Hvirvelstrømme, der flyder i planer vinkelret på den magnetiske fluxretning, begrænses af isolerende tætninger. Magnetoelektrik bruges til magnetiske kerner af enheder og enheder, der arbejder ved høj frekvens. For at reducere hvirvelstrømme i ledningerne er sidstnævnte lavet i form af et bundt af individuelle ledninger, isoleret fra hinanden.
En lysendrat er et system af flettede kobbertråde, hvor hver kerne er isoleret fra sine naboer. Ansigtslederen er designet til brug med højfrekvente strømme for at forhindre strøstrømme og Foucault-strømme i at opstå.
Anvendelse af Foucault-strømme
I nogle tilfælde bruges hvirvelstrømme i teknologi, for eksempel for at stoppe roterende massive dele. Den elektromotoriske kraft, der induceres i emnernes elementer, når de krydser magnetfeltet, forårsager lukkede strømme i dets tykkelse, som i vekselvirkning med magnetfeltet skaber betydelige modmomenter.
Sådan magneto-induktiv bremsning er også meget brugt til at dæmpe bevægelsen af bevægelige dele af elektriske målere, især for at skabe et moddrejningsmoment og stoppe den bevægelige del af elmålere.
I disse enheder roterer en skive monteret på tællerens akse i mellemrummet af en permanent magnet. Hvirvelstrømme induceret i skivemassen under denne bevægelse, der interagerer med fluxen af den samme magnet, skaber modsatrettede og bremsende drejningsmomenter.
For eksempel er der registreret hvirvelstrømme i den magnetiske bremseanordning på en elektrisk målerskive. Rotation, skiven skærer hinanden permanente magnetiske magnetfeltlinjer… Hvirvelstrømme opstår i skivens plan, som igen skaber deres egne magnetiske flux i form af rør rundt om hvirvelstrømmen. I vekselvirkning med magnetens hovedfelt bremser disse fluxer skiven.
I nogle tilfælde er det ved hjælp af hvirvelstrømme muligt at bruge teknologiske operationer, der ikke kan implementeres uden højfrekvente strømme. For eksempel ved fremstilling af vakuumanordninger og -anordninger er det nødvendigt at omhyggeligt evakuere luft og andre gasser fra en cylinder. Der er dog restgas i metalbeslagene inde i cylinderen, som først kan fjernes, efter at cylinderen er kogt.
For fuldstændig afgasning af ankeret placeres en vakuumanordning i feltet af en højfrekvensgenerator, som et resultat af virkningen af hvirvelstrømme opvarmes ankeret til hundredvis af grader, indtil den resterende gas er neutraliseret.
Brugen af hvirvelstrømme til induktionshærdning af metaller
Et eksempel på en nyttig anvendelse af vekslende felthvirvelstrømme er elektriske induktionsovne… I disse inducerer et højfrekvent magnetfelt skabt af en spole, der omgiver diglen, hvirvelstrømme i metallet i diglen. Hvirvelstrømmenes energi omdannes til varme, der smelter metallet.