Vírivé prúdy
Pod vplyvom týchto atď. c) v hmote kovovej časti vírivé prúdy (Foucaultove prúdy), ktoré sú v hmote uzavreté a tvoria reťazce vírivých prúdov.
Vírivé prúdy (tiež Foucaultove prúdy) sú elektrické prúdy, ktoré vznikajú v dôsledku elektromagnetickej indukcie vo vodivom prostredí (zvyčajne kove) pri zmene magnetického toku, ktorý ním prechádza.
Vírivé prúdy vytvárajú vlastné magnetické toky, ktoré cez Lenzove pravidlo, pôsobia proti magnetickému toku cievky a oslabujú ju. Spôsobujú tiež ohrev jadra, čo je plytvanie energiou.
Nech má jadro z kovového materiálu. Na toto jadro položíme cievku, pozdĺž ktorej prechádzame striedavý prúd... Okolo cievky bude prechádzať jadrom striedavý magnetický prúd.V tomto prípade bude v jadre indukovaný indukovaný EMF, ktorý následne spôsobí prúdy v jadre nazývané vírivé prúdy. Tieto vírivé prúdy zahrievajú jadro. Pretože elektrický odpor jadra je nízky, indukované prúdy indukované v jadrách môžu byť dosť veľké a zahrievanie jadra môže byť značné.
Vznik Foucaultových prúdov (vírivé prúdy)
Vírivé prúdy prvýkrát objavil francúzsky vedec D.F. Arago (1786 — 1853) v roku 1824 v medenom kotúči umiestnenom na osi pod otočnou magnetickou ihlou. V dôsledku vírivých prúdov sa disk začal otáčať. Tento jav, nazývaný fenomén Arago, vysvetlil o niekoľko rokov neskôr M. Faraday z pozície o zákon elektromagnetickej indukcie.
Vírivé prúdy podrobne študoval francúzsky fyzik Foucault (1819 - 1868) a sú po ňom pomenované. Fenomén zahrievania kovových telies rotujúcich v magnetickom poli nazval vírivými prúdmi.
V ako príklad na obr. odkrytý ukazuje vírivé prúdy indukované v masívnom jadre umiestnenom v AC cievke. Striedavé magnetické pole indukuje prúdy, ktoré sú uzavreté pozdĺž dráh ležiacich v rovinách kolmých na smer poľa.
Vírivé prúdy: a — v masívnom jadre, b — v lamelárnom jadre
Spôsoby zníženia Foucaultových prúdov
Výkon spotrebovaný na ohrev jadra vírivými prúdmi zbytočne znižuje účinnosť technických zariadení elektromagnetického typu.
Na zníženie výkonu vírivých prúdov sa zvyšuje elektrický odpor magnetického obvodu; na tento účel sa jadrá zhromažďujú zo samostatných tenkých (0,1-0,5 mm) dosiek, ktoré sú navzájom izolované pomocou špeciálneho laku alebo kameňa.
Magnetické jadrá všetkých strojov a zariadení na striedavý prúd a jadrá armatúr jednosmerných strojov sú zostavené z lakovaných alebo povrchových nevodivých fóliových (fosfátových) dosiek, navzájom izolovaných, lisovaných z elektrooceľového plechu. Rovina dosiek musí byť rovnobežná so smerom magnetického toku.
Pri takomto oddelení prierezu jadra magnetického obvodu sú vírivé prúdy výrazne oslabené, pretože magnetické toky, ktoré blokujú slučky vírivých prúdov, sú znížené, a preto je tiež znížené emf indukované týmito prúdmi. atď. s tvorbou vírivých prúdov.
Do materiálu jadra sa zavádzajú aj špeciálne prísady, ktoré ho tiež zvyšujú. elektrický odpor. Na zvýšenie elektrického odporu feromagnetika sa elektrooceľ pripravuje s prísadou kremíka.
Linkovaný magnetický obvod transformátora
Jadrá niektorých cievok (cievky) sú ťahané z kúskov rozžeraveného železného drôtu.Železné pásy sú umiestnené rovnobežne s čiarami magnetického toku. Vírivé prúdy prúdiace v rovinách kolmých na smer magnetického toku sú obmedzené izolačnými tesneniami. Magnetodielektriká sa používajú pre magnetické jadrá zariadení a zariadení pracujúcich pri vysokej frekvencii. Aby sa znížili vírivé prúdy v drôtoch, tieto sú vyrobené vo forme zväzku jednotlivých drôtov, ktoré sú navzájom izolované.
Lysendrat je systém pletených medených drôtov, v ktorých je každé jadro izolované od svojich susedov. Lícny vodič je navrhnutý na použitie s vysokofrekvenčnými prúdmi, aby sa zabránilo vzniku bludných prúdov a Foucaultových prúdov.
Aplikácia Foucaultových prúdov
V niektorých prípadoch sa v technike využívajú vírivé prúdy, napríklad na zastavenie rotácie masívnych častí. Elektromotorická sila indukovaná v prvkoch obrobku pri prechode magnetickým poľom spôsobuje uzavreté prúdy v jeho hrúbke, ktoré pri interakcii s magnetickým poľom vytvárajú významné protimomenty.
Takéto magneto-indukčné brzdenie sa široko používa aj na upokojenie pohybu pohyblivých častí elektromerov, najmä na vytvorenie protiťahu a zastavenie pohyblivej časti elektromerov.
V týchto zariadeniach sa kotúč namontovaný na osi počítadla otáča v medzere permanentného magnetu. Vírivé prúdy indukované v hmote disku počas tohto pohybu, interagujúce s tokom toho istého magnetu, vytvárajú opačné a brzdné momenty.
Napríklad boli zistené vírivé prúdy v magnetickom brzdovom zariadení kotúča elektromera. Rotácia, disk sa pretína magnetické siločiary permanentného magnetu… Vírivé prúdy vznikajú v rovine disku, ktoré zase vytvárajú svoje vlastné magnetické toky vo forme rúrok okolo vírivého prúdu. Pri interakcii s hlavným poľom magnetu tieto toky spomaľujú disk.
V niektorých prípadoch je pomocou vírivých prúdov možné využiť technologické operácie, ktoré nie je možné realizovať bez vysokofrekvenčných prúdov. Napríklad pri výrobe vákuových zariadení a zariadení je potrebné opatrne odsať vzduch a iné plyny z valca. V kovových armatúrach vo vnútri valca je však zvyškový plyn, ktorý je možné odstrániť až po vyvarení valca.
Pre úplné odplynenie kotvy je v poli vysokofrekvenčného generátora umiestnené vákuové zariadenie, v dôsledku pôsobenia vírivých prúdov sa kotva zahrieva na stovky stupňov, kým sa zvyšný plyn nezneutralizuje.
Využitie vírivých prúdov pri indukčnom kalení kovov
Príkladom užitočnej aplikácie vírivých prúdov striedavého poľa je elektrické indukčné pece… V nich vysokofrekvenčné magnetické pole vytvorené cievkou, ktorá obklopuje téglik, indukuje vírivé prúdy v kove v tégliku. Energia vírivých prúdov sa premieňa na teplo, ktoré roztaví kov.