Что такое вихревые токи?

Рассмотрим металлический сердечник внутри катушки с переменным током (рис. 1, а). При отмеченном на рис. 1, а направлении тока магнитный поток в сердечни­ке направлен вдоль оси сердечни­ка вверх.

Высокочастотное магнитное поле

Высокочастотное магнитное поле.

Металлический сердечник мож­но мысленно разделить на ряд замкнутых на себя слоев, ось которых совпадает с осью сердечни­ка. Каждый такой слой представ­ляет собой замкнутый виток, в котором переменным потоком ин­дуктируется ЭДС и ток, направ­ленные в плоскостях, перпендику­лярных к оси магнитного потока.

Рассматривая совокупность та­ких замкнутых контуров, можно представить себе в теле сердечни­ка вихревые токи, замыкающиеся вокруг оси магнитного потока.

Рис. 1 Вихревые токи

Рис. 1 Вихревые токи.

Направление вихревых то­ков определяется правилом Ленца. При увеличении магнитного потока вихревые токи направлены по часовой стрелке, если смотреть на сердечник сверху.

Вихревые токи в соответствии с законом Ленца-Джоуля сопро­вождаются выделением тепла в сердечнике. Это явление используется на практике для нагревания металлов (плавления стали, нагрева под закалку и других целей).

В сердечниках электрических машин, трансформаторов и электри­ческих аппаратов тоже возникают вихревые токи. Но здесь они нежела­тельны, потому что увеличивают общие потери энергии в устройствах и вызывают дополнительный их нагрев.

В целях уменьшения потерь энергии сердечники устройств пере­менного тока собираются из листовой электротехнической стали (толщина 0,35 мм), листы которой изолируются друг от друга специаль­ным лаком.

Уменьшение вихревых токов таким способом достигается благодаря тому, что контуры, по которым в сплошном сердечнике замыкаются вихревые токи, оказываются разрезанными на части, изолированными друг от друга (рис. 1, б). Кроме того, ослабление вихревых токов достигается увеличением удельного электрического сопротивления материала сердечников. Для этой цели в электротехническую сталь вводится присадка кремния до 4%.

Consider a metal core inside the coil with an alternating current (Fig. 1a). When marked in Fig. 1, and the direction of the current magnetic flux in the core along the core axis directed upwards.

The high-frequency magnetic field

The high-frequency magnetic field.

The metal core can be mentally divided into the number of layers of closed, which coincides with the axis of the core axis. Each layer is a vicious spiral in which the variable flow is induced EMF and current direction in the plane perpendicular to the axis of the magnetic flux.

Considering the totality of such closed loops, one can imagine the body core eddy-current, short-circuit the magnetic flux around the axis.

Fig. 1 Eddy currents

Fig. 1 Eddy currents.

The direction of eddy currents is determined by Lenz's rule. By increasing the flux, eddy currents are directed clockwise, when viewed from above the core.

Eddy currents according to Lenz's law, Joule accompanied by heat in the core. This phenomenon is used in practice for heating the metal (steel melting, heating for hardening and for other purposes).

In the cores of electrical machines, transformers, and electrical apparatus also eddy currents. But here they are undesirable, because it increases the overall energy loss in devices and their cause additional heating.

In order to reduce AC power loss cores collected from the devices (thickness 0.35 mm) sheet of electrical steel sheets which are insulated from each other with a special varnish.

Reduction of eddy currents in this manner is attained by the fact that the contours, which are closed in a solid core, eddy currents are cut into parts insulated from each other (Fig. 1b). Furthermore, eddy current attenuation is achieved by increasing the electrical resistivity of the material of the cores. For this purpose, the electrical steel is introduced silicon additive to 4%.

Розглянемо металевий сердечник всередині котушки зі змінним струмом (рис. 1, а). При зазначеному на рис. 1, а направлення струму магнітний потік в сердечнику спрямований уздовж осі сердечника вгору.

Високочастотний магнітне поле

Високочастотний магнітне поле.

Металевий сердечник можна подумки розділити на ряд замкнутих на себе шарів, вісь яких збігається з віссю сердечника. Кожен такий шар являє собою замкнутий виток, в якому змінним потоком индуктируется ЕРС і струм, спрямовані в площинах, перпендикулярних до осі магнітного потоку.

Розглядаючи сукупність таких замкнутих контурів, можна уявити собі в тілі сердечника вихрові струми, замикаються навколо осі магнітного потоку.

Мал. 1 Вихрові струми

Мал. 1 Вихрові струми.

Напрямок вихрових струмів визначається правилом Ленца. При збільшенні магнітного потоку вихрові струми спрямовані за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на сердечник зверху.

Вихрові струми відповідно до закону Ленца-Джоуля супроводжуються виділенням тепла в осерді. Це явище використовується на практиці для нагрівання металів (плавлення сталі, нагрівання під загартування та інших цілей).

У сердечниках електричних машин, трансформаторів і електричних апаратів теж виникають вихрові струми. Але тут вони небажані, тому що збільшують загальні втрати енергії в пристроях і викликають додатковий їх нагрівання.

З метою зменшення втрат енергії сердечники пристроїв змінного струму збираються з листової електротехнічної сталі (товщина 0,35 мм), листи якої ізолюються одна від одної спеціальним лаком.

Зменшення вихрових струмів таким способом досягається завдяки тому, що контури, за якими в суцільному осерді замикаються вихрові струми, виявляються розрізаними на частини, ізольованими один від одного (рис. 1, б). Крім того, ослаблення вихрових струмів досягається збільшенням питомої електричного опору матеріалу сердечників. Для цієї мети в електротехнічну сталь вводиться присадка кремнію до 4%.


» » » Что такое вихревые токи?