Вихревой ток
-
Вихревые токи
- Вихревые токи — это петли электрического тока, индуцируемые в проводниках изменяющимся магнитным полем.
- Они протекают по замкнутым контурам внутри проводников, перпендикулярно магнитному полю.
- Величина тока пропорциональна напряженности магнитного поля, площади контура и скорости изменения магнитного потока.
-
История и происхождение
- Термин «вихревые токи» происходит от гидродинамических вихрей.
- Первым наблюдал вихревые токи Франсуа Араго в 1824 году.
- Эмиль Ленц сформулировал закон Ленца в 1834 году.
- Леон Фуко открыл вихревые токи в 1855 году.
-
Объяснение
- Магнит индуцирует вихревые токи в металлическом листе, движущемся в его магнитном поле.
- Магнитное поле создает круговое электрическое поле, индуцирующее ток против часовой стрелки.
- Ток создает встречное магнитное поле, противодействующее изменению магнитного поля.
-
Свойства и применение
- Вихревые токи генерируют тепло и электромагнитные силы.
- Тепло используется для индукционного нагрева.
- Электромагнитные силы могут использоваться для поднятия в воздух, создания движения или торможения.
- Вихревые токи могут вызывать потери мощности в трансформаторах, которые минимизируются с помощью специальных конструкций.
-
Вихревые токи и их эффекты
- Вихревые токи возникают в проводниках при воздействии магнитного поля.
- Они могут быть использованы для неразрушающего контроля материалов.
- Вихревые токи создают статические электрические потенциалы, противодействующие току.
-
Применение вихревых токов
- Вихревые токи используются в тормозах поездов для создания тормозного усилия.
- В индукционном нагреве вихревые токи обеспечивают нагрев металлических предметов.
- Вихревые токи могут быть использованы для левитации и разделения металлов.
-
Уравнения и модели
- Уравнение диффузии описывает влияние вихревых токов на материал.
- Уравнение связывает магнитное поле с плотностью тока и проводимостью материала.
-
Электромагнитное торможение
- Вихретоковые тормоза используют силу сопротивления вихревых токов для замедления или остановки объектов.
- Они не требуют механического износа и могут использоваться в сочетании с механическими тормозами.
-
Отталкивающие эффекты и левитация
- Вихревые токи могут создавать эффект отталкивания, подобный диамагнитному.
- Это позволяет поднимать предметы вопреки силе тяжести.
- В сверхпроводниках вихревые токи могут точно нейтрализовать магнитное поле, обеспечивая магнитную левитацию.
-
Идентификация металлов
- Вихревые токи используются для обнаружения поддельных монет и слитков в торговых автоматах.
- Сила вихревых токов зависит от электропроводности металла.
-
Измерение вибрации и положения
- Вихревые токи применяются в бесконтактных датчиках для измерения вибрации и положения вращающихся валов.
- Эта технология была впервые применена в 1930-х годах и усовершенствована в 1950-х годах.
-
Датчики приближения для контроля вибрации
- Чрезвычайно чувствительны к малым перемещениям
- Используются для измерения вибраций в турбомашинах
- Примеры стандартов: API 670 и ISO 7919
-
Датчик ускорения Ferrari
- Бесконтактный датчик, использующий вихревые токи
- Применяется для измерения относительного ускорения
-
Структурные испытания
- Вихретоковые методы используются для NDE металлических конструкций
- Примеры: трубы теплообменника, фюзеляж самолета
-
Кожные эффекты
- Вихревые токи вызывают поверхностный эффект в проводниках
- Ограничивают потокосцепление в катушках индуктивности и трансформаторах
-
Другие области применения
- Автоматические страховочные устройства для скалолазания
- Тормозные устройства для зиплайна
- Устройства для свободного падения
- Металлодетекторы
- Измерители электропроводности немагнитных металлов
- Вихретоковые приводы с регулируемой скоростью вращения
- Вихретоковое тестирование
- Вихретоковый тормоз
- Счетчики электроэнергии
- Индукционный нагрев
- Приготовление пищи
- Датчик приближения
- Торговые автоматы
- Измерение толщины покрытия
- Измерение сопротивления листа
- Вихретоковый сепаратор для разделения металлов
- Механические спидометры
- Приложения для обеспечения безопасности и обнаружения дефектов
- Магнитное демпфирование