Что такое вихревые токи и какие меры принимают для их уменьшения?

0

Ответы (1):

1

Замкнутые токи, которые возникают внутри массивного тела из проводящего материала, помещённого в переменное (изменяющееся) магнитное поле, или движущегося в магнитном поле.

Штука тут вот в чём: по закону электромагнитное индукции, изменяющийся магнитный поток порождает эдс. Если в пространстве, где меняется эдс, подвернётся проводник, то оная эдс, вполне естественно, вызовет протекание в нём тока. Если линии этого тока окажутся замкнутыми внутри проводника, то такой ток и будет вихревым.

Вообще говоря, вихревые токи не всегда вредны, чему примером индукционная плита или установки бестигельной плавки металлов (расплавленный металл подвешивается в переменном магнитном поле как раз вихревыми токами, и ему не нужен тигель; весьма удобно, если нужно расплавить вольфрам...). Ещё пример полезности вихревых токов - измерительные приборы магнитоэлектрической системы, где вихревые токи, возникающие в рамке, движущейся в зазоре между магнитом и якорем, тормозят рамку и тем самым предотвращают колебание рамки туда-сюда при подключении прибора к измеряемой цепи.

Но обычно да, обычно вихревые токи вызывают ненужный нагрев материала и снижают кпд установки.

Меры такие. Если удаётся - заменить проводящий материал не непроводящий. Самый ходовой пример - ферриты, керамические материалы с высоким значением магнитной проницаемости.

Если заменить металл керамикой не удаётся, то остаётся ещё один вариант - не дать току течь вихрем. Ещё раз: вихревые токи возникают, если виток вихревого электрического поля целиком укладывается в проводник. Если в проводнике создаётся непроводящий зазор, то цепь для тока оказывается разорванной, и он не потечёт. Так устроены наборные сердечники трансформаторов.

Тут игра на том, что вектора магнитного и электрического полей ортогональны. Если магнитное поле направлено "вдоль", то порождаемое им электрическое поле - "поперёк". Поэтому если сплощной металл сердечника заменить набором изолированных друг от друга пластин, плоскости которых идут вдоль сердечника (и вдоль магнитного поля), то магнитному полю это будет по фигу - оно и не заметит, что сердечник не сплошной, для него это просто несколько параллельно соединённых магнитных проводников. А вот вихревая эдс тут наводится поперёк сердечника, и если его пластины изолированы друг от друга, то току просто негде течь. Ну разве что он будет замыкаться только в пределах одной пластины - но её площадь ничтожно мала по сравнению с площадью сердечника, а наводимая эдс существенно зависит от площади, в которой изменяется магнитный поток.

До изобретения ферритов с той же целью применялось карбонильное железо, но сейчас оно применяется уже намного реже (но применяется).

Related posts