Pöörisvoolud
Nende mõju all jne. c) metallosa massis pöörisvoolud (Foucault voolud), mis on massi sisse suletud, moodustades pöörisvooluahelaid.
Pöörisvoolud (ka Foucault voolud) on elektrivoolud, mis tekivad elektromagnetilise induktsiooni tulemusena juhtivas keskkonnas (tavaliselt metallis) seda läbiva magnetvoo muutumisel.
Pöörisvoolud tekitavad oma magnetvood, mis läbivad Lenzi reegel, seista vastu mähise magnetvoogu ja nõrgendada seda. Need põhjustavad ka südamiku kuumutamist, mis on energia raiskamine.
Olgu sellel metallmaterjalist südamik. Sellele südamikule paneme mähise, mida mööda liigume vahelduvvoolu… Mähise ümber läbib südamikku vahelduv magnetvool.Sel juhul indutseeritakse südamikus indutseeritud EMF, mis omakorda põhjustab südamikus voolusid, mida nimetatakse pöörisvooludeks. Need pöörisvoolud soojendavad südamikku. Kuna südamiku elektritakistus on madal, võivad südamikus indutseeritud indutseeritud voolud olla üsna suured ja südamiku kuumenemine võib olla märkimisväärne.
Foucault voolude (pöörisvoolude) tekkimine
Pöörisvoolud avastas esmakordselt prantsuse teadlane D.F. Arago (1786 — 1853) 1824. aastal pöörleva magnetnõela all teljel paiknevas vaskkettas. Pöörisvoolude tõttu hakkas ketas pöörlema. Seda nähtust, mida nimetatakse Arago fenomeniks, selgitas mõni aasta hiljem M. Faraday positsioonilt elektromagnetilise induktsiooni seadus.
Pöörisvoolusid uuris üksikasjalikult prantsuse füüsik Foucault (1819 - 1868) ja need on nimetatud tema järgi. Magnetväljas pöörlevate metallkehade kuumenemise nähtust nimetas ta pöörisvooludeks.
Näide V joonisel katmata näitab pöörisvoolusid, mis on indutseeritud vahelduvvoolu mähisesse paigutatud massiivses südamikus. Vahelduv magnetväli indutseerib voolusid, mis on suletud piki radasid, mis asuvad välja suunaga risti asetsevates tasandites.
Pöörisvoolud: a — massiivses südamikus, b — lamellsüdamikus
Foucault voolude vähendamise viisid
Pöörisvoolude poolt südamiku soojendamiseks kuluv võimsus vähendab kasutult elektromagnetilist tüüpi tehniliste seadmete efektiivsust.
Pöörisvoolude võimsuse vähendamiseks suurendatakse magnetahela elektritakistust; selleks kogutakse südamikud eraldi õhukestelt (0,1-0,5 mm) plaatidelt, mis on üksteisest eraldatud spetsiaalse laki või kivimiga.
Kõikide vahelduvvoolumasinate ja -seadmete magnetsüdamikud ning alalisvoolumasinate armatuurisüdamikud on kokku pandud lakitud või pinnapealsetest mittejuhtivatest kile- (fosfaat)plaatidest, mis on üksteisest isoleeritud, stantsitud lehtterasest. Plaatide tasapind peab olema paralleelne magnetvoo suunaga.
Magnetahela südamiku ristlõike sellise eraldamisega nõrgenevad pöörisvoolud märkimisväärselt, kuna pöörisvoolu silmuseid blokeerivad magnetvood vähenevad ja seetõttu väheneb ka nende voolude poolt indutseeritud emf. jne. pöörisvoolude tekitamisega.
Südamiku materjali lisatakse ka spetsiaalseid lisandeid, mis samuti suurendavad seda. elektritakistus. Ferromagneti elektritakistuse suurendamiseks valmistatakse elektriteras ränilisandiga.
Trafo vooderdatud magnetahel
Osade mähiste (poolide) südamikud on tõmmatud punakuuma raudtraadi tükkidest Raua ribad asetatakse paralleelselt magnetvoo joontega. Magnetvoo suunaga risti asetsevates tasapindades voolavad pöörisvoolud on piiratud isoleerivate tihenditega. Magnetodielektrikuid kasutatakse kõrgel sagedusel töötavate seadmete ja seadmete magnetsüdamike jaoks. Pöörisvoolude vähendamiseks juhtmetes on viimased valmistatud üksikute juhtmete kimbu kujul, mis on üksteisest isoleeritud.
Lüsendraat on põimitud vasktraatide süsteem, milles iga südamik on naabritest isoleeritud. Näojuht on mõeldud kasutamiseks kõrgsageduslike vooludega, et vältida juhuslike voolude ja Foucault voolude tekkimist.
Foucault voolude rakendamine
Mõnel juhul kasutatakse tehnikas pöörisvoolu, näiteks massiivsete osade pöörlemise peatamiseks. Magnetvälja ületamisel tooriku elementides indutseeritud elektromotoorjõud põhjustab selle paksuses suletud voolusid, mis interakteerudes magnetväljaga tekitavad olulisi vastumomente.
Sellist magnetoinduktiivset pidurdamist kasutatakse laialdaselt ka elektriarvestite liikuvate osade liikumise rahustamiseks, eelkõige vastumomendi tekitamiseks ja elektriarvestite liikuva osa peatamiseks.
Nendes seadmetes pöörleb loenduri teljele paigaldatud ketas püsimagneti pilus. Selle liikumise ajal ketta massis indutseeritud pöörisvoolud, mis interakteeruvad sama magneti vooga, tekitavad vastandlikke ja pidurdusmomente.
Näiteks elektriarvesti ketta magnetpiduriseadmes on tuvastatud pöörisvoolud. Pöörlemine, ketas ristub püsimagneti magnetvälja jõujooned… Ketta tasapinnas tekivad pöörisvoolud, mis omakorda tekitavad keerisvoolu ümber torude kujul oma magnetvood. Suheldes magneti põhiväljaga, aeglustavad need vood ketast.
Mõnel juhul on pöörisvoolude abil võimalik kasutada tehnoloogilisi toiminguid, mida ei saa teostada ilma kõrgsagedusvooludeta. Näiteks vaakumseadmete ja -seadmete valmistamisel on vaja balloonist õhk ja muud gaasid ettevaatlikult evakueerida. Silindri sees olevates metallliitmike sees on aga jääkgaas, mida saab eemaldada alles pärast ballooni keetmist.
Armatuuri täielikuks degaseerimiseks asetatakse kõrgsagedusgeneraatori väljale vaakumseade, pöörisvoolude toimel kuumutatakse armatuur sadade kraadideni, kuni järelejäänud gaas neutraliseeritakse.
Pöörisvoolude kasutamine metallide induktsioonkarastamisel
Vahelduvvälja pöörisvoolude kasuliku rakenduse näide on elektrilised induktsioonahjud… Neis indutseerib tiiglit ümbritseva mähise poolt tekitatud kõrgsageduslik magnetväli tiiglis olevas metallis pöörisvoolu. Pöörisvoolude energia muundatakse soojuseks, mis sulatab metalli.