Efekt vířivých proudů: Příčiny, výhody, nevýhody a kontrola efektu vířivých proudů

Příčiny vířivých proudů
Při změně magnetického toku v obvodu cívky se v cívce generuje indukovaná elektromotorická síla a v obvodu se také generuje indukovaný proud (indukovaná elektromotorická síla generovaná změnou magnetického toku procházejícího cívkou). Pokud je vodič umístěn v měnícím se magnetickém poli nebo se pohybuje vzhledem k magnetickému poli, protože vnitřní část vodiče může tvořit uzavřenou smyčku a magnetický tok procházející smyčkou se mění, indukovaný proud bude také generován v vodič a tyto proudy se automaticky uzavřou do víru ve vodiči, takže se tomu říká vířivý proud nebo zkráceně vířivý proud.

Výhody a nevýhody Efektu vířivých proudů

Jak je znázorněno na obrázku (a), v důsledku nízkého odporu vodiče jsou vířivé proudy obecně velké. Vířivé proudy mohou v důsledku tepelného účinku proudu způsobit zahřívání vodičů a spotřebovávat energii, proto jsou vířivé proudy někdy škodlivé. Například prostřednictvím magnetického pole střídavého proudu v transformátorech, elektromotorech a generátorech mohou být v železném jádru generovány vířivé proudy. Vířivé proudy vytvářejí teplo v železném jádru, způsobují ztráty (běžně známé jako ztráty železa) a generují teplo v zařízení. Zvyšuje se teplota a izolační materiály jsou náchylné ke stárnutí, zkracují životnost transformátorů, elektromotorů a generátorů a dokonce způsobují jejich poškození.
Vírivé proudy jsou škodlivé v různých motorech a transformátorech, ale lze je také použít. Například vysokofrekvenční indukční pec běžně používaná v továrnách na tavení slitin využívá k tavení kovů vířivé proudy generované v blocích kovových vodičů.
Měřicí přístroj elektrikáře vyžaduje, aby se kývačka ukazatele rychle zastavila, aby bylo možné rychle odečítat hodnoty (např. ampérmetr, voltmetr atd.). K dosažení tohoto cíle by měla být cívka ampérmetru navinuta kolem hliníkového rámu. Když měřený proud prochází cívkou, cívka pohání ukazatel a hliníkový rám, aby se společně otáčely. Když se hliníkový rám otáčí v magnetickém poli, vznikají vířivé proudy. Síla magnetického pole na vířivý proud brání jejich rozkmitání, takže ukazatel rychle a stabilně ukazuje do čtecí polohy, což je aplikace efektu vířivých proudů - elektromagnetického tlumení. Elektrické tlumení se běžně používá i v elektromagnetických brzdách elektrických lokomotiv.
 

Ovládání pro snížení účinků vířivých proudů

Jak je znázorněno na obrázku (b) výše a zde, aby se snížily ztráty vířivými proudy, v materiálech železného jádra zařízení, jako jsou elektromotory, generátory, transformátory a střídavé elektromagnety, se nepoužívají celá železná jádra, ale místo toho jsou laminována. s plechy ze silikonové oceli potažené izolační barvou na povrchu. Je to proto, že křemíková ocel obsahuje 2-5 % křemíku, který může zlepšit elektrický odpor železného jádra. Kromě toho izolace mezi železnými plechy omezuje vířivé proudy na úzké tenké plechy. Odpor obvodu je vysoký a vířivé proudy jsou značně sníženy, čímž se značně snižuje existence vířivých proudů.