Vrtinčni tokovi
Pod vplivom teh itd. c) v masi kovinskega dela vrtinčni tokovi (Foucaultovi tokovi), ki so zaprti v masi in tvorijo verige vrtinčnih tokov.
Vrtinčni tokovi (tudi Foucaultovi tokovi) so električni tokovi, ki nastanejo kot posledica elektromagnetne indukcije v prevodnem mediju (običajno kovini), ko se spremeni magnetni tok, ki poteka skozenj.
Vrtinčni tokovi ustvarjajo lastne magnetne tokove, ki skozi Lenzovo pravilo, nasprotujejo magnetnemu toku tuljave in ga oslabijo. Povzročajo tudi segrevanje jedra, kar je potrata energije.
Naj ima jedro iz kovinskega materiala. Na to jedro položimo tuljavo, po kateri gremo izmenični tok… Okoli tuljave bo izmenični magnetni tok prečkal jedro.V tem primeru se v jedru inducira EMF, kar posledično povzroči tokove v jedru, imenovane vrtinčni tokovi. Ti vrtinčni tokovi segrejejo jedro. Ker je električni upor jedra nizek, so inducirani tokovi, inducirani v jedrih, lahko precej veliki in segrevanje jedra je lahko precejšnje.
Nastanek Foucaultovih tokov (vrtinčni tokovi)
Vrtinčne tokove je prvi odkril francoski znanstvenik D.F. Arago (1786-1853) leta 1824 v bakrenem disku, ki se nahaja na osi pod vrtečo se magnetno iglo. Zaradi vrtinčnih tokov se je disk začel vrteti. Ta pojav, imenovan Aragov fenomen, je nekaj let kasneje razložil M. Faraday s stališča zakon elektromagnetne indukcije.
Vrtinčne tokove je podrobno preučeval francoski fizik Foucault (1819 - 1868) in so po njem tudi poimenovani. Pojav segrevanja kovinskih teles, ki se vrtijo v magnetnem polju, je poimenoval vrtinčni tokovi.
V kot primer na odkriti sliki prikazuje vrtinčne tokove, inducirane v masivnem jedru, nameščenem v AC tuljavo. Izmenično magnetno polje inducira tokove, ki so zaprti vzdolž poti, ki ležijo v ravninah, pravokotnih na smer polja.
Vrtinčni tokovi: a - v masivnem jedru, b - v lamelnem jedru
Načini za zmanjšanje Foucaultovih tokov
Moč, porabljena za segrevanje jedra z vrtinčnimi tokovi, neuporabno zmanjšuje učinkovitost tehničnih naprav elektromagnetnega tipa.
Za zmanjšanje moči vrtinčnih tokov se poveča električni upor magnetnega vezja; za to se jedra zberejo iz ločenih tankih (0,1-0,5 mm) plošč, izoliranih drug od drugega s posebnim lakom ali kamenjem.
Magnetna jedra vseh strojev in naprav za izmenični tok ter armaturna jedra strojev za enosmerni tok so sestavljena iz lakiranih ali površinsko neprevodnih filmskih (fosfatnih) plošč, medsebojno izoliranih, vtisnjenih iz elektrotehnične pločevine. Ravnina plošč mora biti vzporedna s smerjo magnetnega pretoka.
S takšno ločitvijo preseka jedra magnetnega kroga so vrtinčni tokovi bistveno oslabljeni, saj se zmanjšajo magnetni tokovi, ki blokirajo vrtinčne tokovne zanke, zato se zmanjša tudi emf, ki ga inducirajo ti tokovi. itd. z ustvarjanjem vrtinčnih tokov.
V material jedra so vneseni tudi posebni dodatki, ki ga tudi povečajo. električni upor. Za povečanje električnega upora feromagneta je elektrotehnično jeklo pripravljeno z dodatkom silicija.
Obrobljeno magnetno vezje transformatorja
Jedra nekaterih tuljav (tuljav) so vlečena iz kosov razbeljene železne žice.Železni trakovi so nameščeni vzporedno s črtami magnetnega pretoka. Vrtinčasti tokovi, ki tečejo v ravninah, pravokotnih na smer magnetnega pretoka, so omejeni z izolacijskimi tesnili. Magnetodielektriki se uporabljajo za magnetna jedra naprav in naprav, ki delujejo pri visoki frekvenci. Za zmanjšanje vrtinčnih tokov v žicah so slednje izdelane v obliki snopa posameznih žic, ki so med seboj izolirane.
Lizendrat je sistem pletenih bakrenih žic, v katerem je vsako jedro izolirano od svojih sosedov. Čelni vodnik je zasnovan za uporabo z visokofrekvenčnimi tokovi, da se prepreči pojav blodečih in Foucaultovih tokov.
Uporaba Foucaultovih tokov
V nekaterih primerih se v tehnologiji uporabljajo vrtinčni tokovi, na primer za zaustavitev vrtečih se masivnih delov. Elektromotorna sila, inducirana v elementih obdelovanca pri prečkanju magnetnega polja, povzroči zaprte tokove v njegovi debelini, ki v interakciji z magnetnim poljem ustvarjajo pomembne nasprotne momente.
Takšno magnetno-induktivno zaviranje se pogosto uporablja tudi za umirjanje gibanja gibljivih delov števcev električne energije, predvsem za ustvarjanje protinavora in zaustavitev gibljivega dela števcev električne energije.
V teh napravah se disk, nameščen na osi števca, vrti v reži trajnega magneta. Vrtinčni tokovi, inducirani v masi diska med tem gibanjem, v interakciji s tokom istega magneta, ustvarjajo nasprotne in zavorne momente.
Na primer, vrtinčni tokovi so bili zaznani v magnetni zavorni napravi diska električnega števca. Vrtenje, disk seka magnetne silnice trajnega magneta… V ravnini diska nastajajo vrtinčni tokovi, ki ustvarjajo lastne magnetne tokove v obliki cevi okoli vrtinčnega toka. V interakciji z glavnim poljem magneta ti tokovi upočasnijo disk.
V nekaterih primerih je s pomočjo vrtinčnih tokov mogoče uporabiti tehnološke operacije, ki jih ni mogoče izvesti brez visokofrekvenčnih tokov. Na primer, pri izdelavi vakuumskih naprav in naprav je treba skrbno izprazniti zrak in druge pline iz jeklenke. Vendar pa je v kovinskem okovju znotraj jeklenke ostanek plina, ki ga je mogoče odstraniti šele, ko je jeklenka prekuhana.
Za popolno razplinjevanje armature je v polje visokofrekvenčnega generatorja nameščena vakuumska naprava, zaradi delovanja vrtinčnih tokov se armatura segreje na stotine stopinj, dokler se preostali plin nevtralizira.
Uporaba vrtinčnih tokov pri indukcijskem kaljenju kovin
Primer uporabne uporabe vrtinčnih tokov izmeničnega polja je električne indukcijske peči… Pri teh visokofrekvenčno magnetno polje, ki ga ustvari tuljava, ki obdaja lonček, inducira vrtinčne tokove v kovini v lončku. Energija vrtinčnih tokov se pretvori v toploto, ki tali kovino.