Вихрові струми (струми Фуко): фізичний зміст, втрати, застосування

В електричних пристроях, приладах, машинах металеві деталі здатні іноді переміщатися, перебуваючи в магнітному полі. При цьому в них індукується ЕРС самоіндукції. В результаті впливу ЕРС в товщі металевих деталей будуть циркулювати вихрові струми або їх ще називають струми Фуко (за прізвищем першого дослідника).

У свою чергу, вихрові струми індукують власні магнітні потоки, що замикаються в провіднику, які відповідно до правила Ленца перешкоджають зміни магнітного потоку приладу або пристрою, тим самим послаблюючи його.

Розглянемо процес формування вихрових струмів в металевому сердечнику, вміщеному в магнітне поле котушки, по якій протікає змінний струм. Навколо котушки формується змінний магнітний потік, що перетинає сердечник.

В осерді також буде індукувати ЕРС, що викликає в ньому так звані вихрові струми, які нагрівають сердечник. Оскільки опір сердечника незначно, то наводяться індукційні струми можуть бути досить великими, що призведе до сильного нагрівання сердечника.

Перші дослідження в галузі вивчення вихрових струмів були проведені в 1824 р французьким фізиком Д.Ф. Араго, який виявив їх наявність в мідному диску, що знаходиться на осі під звертається магнітною стрілкою.

Під впливом вихрових струмів диск обертався.

Перші докладні дослідження вихрових струмів були проведені французьким дослідником Фуко, і згодом за його імені вони і отримали свою назву.

Методи зменшення вихрових струмів

Потужність, що витрачається на нагрів електротехнічних пристроїв електромагнітного типу, значно знижує їх ККД. Тому з метою зменшення величини вихрових струмів підвищують опір муздрамтеатру.

Для цього сердечники виконують не суцільними, а набирають з окремих тонких пластин (товщиною 0,1- 0,5 мм), покритим шаром ізоляційного матеріалу.

Також при виготовленні сердечника в сировину вводять спеціальні добавки, що збільшують його опір.

Практичне застосування струмів Фуко

У деяких випадках вихрові струми використовують в корисних цілях. Наприклад, створення пристрою магнітного гальма диска електролічильника. Оглядаючись, диск перетинає магнітні лінії магніту, в товщині диска формується вихрові струми, які створюють свої магнітні потоки, що перешкоджають обертанню диска, і викликають його гальмування.

Корисну дію вихрові струми надають при індукційній плавці металів.

Для цього тигель з металом розміщують в магнітне поле, яке своїм впливом індукує вихрові струми, розплавляють метал, при цьому тигель залишається холодним.

Ссылка на основную публикацию