Virpuļstrāvas
Šo iespaidā utt. c.metāla daļas masā virpuļstrāvas (Fuko strāvas), kas ir ietvertas masā, veidojot virpuļstrāvas ķēdes.
Virpuļstrāvas (arī Fuko strāvas) ir elektriskās strāvas, kas rodas elektromagnētiskās indukcijas rezultātā vadošā vidē (parasti metālā), mainoties caur to ejošajai magnētiskajai plūsmai.
Virpuļstrāvas rada savas magnētiskās plūsmas, kuras caur Lenca likums, iebilst pret spoles magnētisko plūsmu un vājina to. Tie arī izraisa serdes apsildi, kas ir enerģijas izšķiešana.
Lai tam būtu kodols, kas izgatavots no metāla materiāla. Uz šī serdeņa uzliekam spoli, pa kuru ejam maiņstrāva… Ap spoli būs mainīga magnētiskā strāva, kas šķērsos serdi.Šajā gadījumā kodolā tiks inducēts inducēts EML, kas savukārt kodolā izraisa strāvas, ko sauc par virpuļstrāvām. Šīs virpuļstrāvas silda serdi. Tā kā serdeņa elektriskā pretestība ir zema, serdeņos inducētās strāvas var būt diezgan lielas un serdeņa uzkaršana var būt ievērojama.
Fuko strāvu (virpuļstrāvu) rašanās
Virpuļstrāvas pirmais atklāja franču zinātnieks D.F. Arago (1786 — 1853) 1824. gadā vara diskā, kas atrodas uz ass zem rotējošas magnētiskās adatas. Virpuļstrāvu dēļ disks sāka griezties. Šo parādību, ko sauc par Arago fenomenu, dažus gadus vēlāk skaidroja M. Faradejs no pozīcijas elektromagnētiskās indukcijas likums.
Virpuļstrāvas detalizēti pētīja franču fiziķis Fuko (1819 - 1868), un tās ir nosauktas viņa vārdā. Magnētiskā laukā rotējošu metāla ķermeņu sildīšanas fenomenu viņš nosauca par virpuļstrāvām.
V kā piemērs atsegtajā attēlā ir redzamas virpuļstrāvas, kas inducētas masīvā kodolā, kas ievietots maiņstrāvas spolē. Maiņstrāvas magnētiskais lauks inducē strāvas, kas ir slēgtas pa ceļiem, kas atrodas plaknēs, kas ir perpendikulāras lauka virzienam.
Virpuļstrāvas: a — masīvā kodolā, b — slāņveida kodolā
Veidi, kā samazināt Fuko straumes
Jauda, ko patērē virpuļstrāvu serdeņa sildīšanai, bezjēdzīgi samazina elektromagnētiskā tipa tehnisko ierīču efektivitāti.
Lai samazinātu virpuļstrāvu jaudu, tiek palielināta magnētiskās ķēdes elektriskā pretestība; šim nolūkam serdes tiek savāktas no atsevišķām plānām (0,1–0,5 mm) plāksnēm, kas izolētas viena no otras, izmantojot īpašu laku vai iezi.
Visu maiņstrāvas iekārtu un ierīču magnētiskie serdeņi un līdzstrāvas iekārtu armatūras serdeņi ir montēti no lakotām vai virspusējām nevadošām plēves (fosfāta) plāksnēm, izolētas viena no otras, štancētas no elektrotīkla loksnes. Plākšņu plaknei jābūt paralēlai magnētiskās plūsmas virzienam.
Ar šādu magnētiskās ķēdes serdes šķērsgriezuma atdalīšanu virpuļstrāvas tiek ievērojami vājinātas, jo tiek samazinātas magnētiskās plūsmas, kas bloķē virpuļstrāvas cilpas, un tāpēc tiek samazināts arī šo strāvu izraisītais emf. utt. ar virpuļstrāvu radīšanu.
Arī serdes materiālā tiek ievadītas īpašas piedevas, kas to arī palielina. elektriskā pretestība. Lai palielinātu feromagnēta elektrisko pretestību, elektrisko tēraudu sagatavo ar silīcija piedevu.
Transformatora magnētiskā ķēde ar oderējumu
Dažu spoļu (spolu) serdeņi ir izvilkti no sarkanīgi uzkarsušas dzelzs stieples gabaliem.Dzelzs sloksnes ir novietotas paralēli magnētiskās plūsmas līnijām. Virpuļstrāvas, kas plūst plaknēs, kas ir perpendikulāras magnētiskās plūsmas virzienam, ierobežo izolācijas blīves. Magnetodielektriķus izmanto ierīču un ierīču magnētiskajiem serdeņiem, kas darbojas augstā frekvencē. Lai samazinātu virpuļstrāvas vados, pēdējie ir izgatavoti atsevišķu vadu saišķa veidā, izolēti viens no otra.
Lizendrāts ir pīto vara stiepļu sistēma, kurā katrs kodols ir izolēts no kaimiņiem. Sejas vadītājs ir paredzēts lietošanai ar augstfrekvences strāvām, lai novērstu izkliedētu strāvu un Fuko strāvu rašanos.
Fuko strāvu pielietojums
Dažos gadījumos virpuļstrāvas tiek izmantotas tehnoloģijās, piemēram, lai apturētu masīvu detaļu rotāciju. Elektromotora spēks, kas inducēts sagataves elementos, šķērsojot magnētisko lauku, rada tā biezumā slēgtas strāvas, kas, mijiedarbojoties ar magnētisko lauku, rada ievērojamus pretmomentus.
Šāda magnetoinduktīvā bremzēšana tiek plaši izmantota arī, lai nomierinātu elektrisko skaitītāju kustīgo daļu kustību, jo īpaši, lai radītu pretgriezes momentu un apturētu elektrības skaitītāju kustīgo daļu.
Šajās ierīcēs disks, kas uzstādīts uz skaitītāja ass, griežas pastāvīgā magnēta spraugā. Šīs kustības laikā diska masā inducētās virpuļstrāvas, mijiedarbojoties ar tā paša magnēta plūsmu, rada pretējus un bremzēšanas griezes momentus.
Piemēram, elektriskā skaitītāja diska magnētiskajā bremžu ierīcē ir konstatētas virpuļstrāvas. Rotācija, disks krustojas pastāvīgā magnēta magnētiskā lauka līnijas… Diska plaknē rodas virpuļstrāvas, kas savukārt rada savas magnētiskās plūsmas cauruļu veidā ap virpuļstrāvu. Mijiedarbojoties ar magnēta galveno lauku, šīs plūsmas palēnina disku.
Dažos gadījumos ar virpuļstrāvu palīdzību ir iespējams izmantot tehnoloģiskas darbības, kuras nevar realizēt bez augstfrekvences strāvām. Piemēram, vakuumierīču un ierīču ražošanā ir nepieciešams rūpīgi iztukšot gaisu un citas gāzes no balona. Tomēr balona iekšpusē esošajos metāla veidgabalos ir atlikušā gāze, ko var noņemt tikai pēc tam, kad balons ir uzvārīts.
Pilnīgai armatūras degazēšanai augstfrekvences ģeneratora laukā tiek novietota vakuuma iekārta, virpuļstrāvu darbības rezultātā armatūra tiek uzkarsēta līdz simtiem grādu, līdz tiek neitralizēta atlikušā gāze.
Virpuļstrāvu izmantošana metālu indukcijas cietināšanā
Noderīga mainīga lauka virpuļstrāvas pielietojuma piemērs ir elektriskās indukcijas krāsnis… Tajos augstfrekvences magnētiskais lauks, ko rada spole, kas ieskauj tīģeli, tīģelī esošajā metālā izraisa virpuļstrāvas. Virpuļstrāvu enerģija tiek pārveidota siltumā, kas izkausē metālu.