Hvirvelstrømseffekt: Årsager, fordele, ulemper og kontrol af hvirvelstrømseffekt

Årsagerne til hvirvelstrømme
Når den magnetiske flux i spolekredsløbet ændres, genereres en induceret elektromotorisk kraft i spolen, og en induceret strøm (induceret elektromotorisk kraft genereret af ændringen i magnetisk flux, der passerer gennem spolen) genereres også i kredsløbet. Hvis en leder placeres i et skiftende magnetfelt eller flyttes i forhold til magnetfeltet, fordi den indre del af lederen kan danne en lukket sløjfe, og den magnetiske flux, der passerer gennem sløjfen, ændres, vil den inducerede strøm også blive genereret i leder, og disse strømme vil automatisk lukke sig ind i en hvirvel i lederen, så det kaldes hvirvelstrøm, eller forkortet hvirvelstrøm.

Fordele og ulemper ved hvirvelstrømseffekt

Som vist i figur (a) er hvirvelstrømme generelt store på grund af lederens lave modstand. På grund af strømmens termiske effekt kan hvirvelstrømme få ledere til at varme op og forbruge energi, så hvirvelstrømme er nogle gange skadelige. For eksempel gennem vekselstrømsmagnetfeltet i transformere, elektriske motorer og generatorer kan der genereres hvirvelstrømme i jernkernen. Hvirvelstrømme genererer varme i jernkernen, hvilket forårsager tab (almindeligvis kendt som jerntab) og genererer varme i udstyret. Temperaturen stiger, og isoleringsmaterialer er tilbøjelige til at ældes, hvilket forkorter levetiden for transformere, elektriske motorer og generatorer og forårsager endda beskadigelse af dem.
Hvirvelstrøm er skadelig i forskellige motorer og transformere, men den kan også bruges. For eksempel bruger den højfrekvente induktionsovn, der almindeligvis anvendes i fabrikker til smeltning af legeringer, hvirvelstrømme genereret i metallederblokke til at smelte metaller.
Elektrikerens måleinstrument kræver, at visersvinget stopper hurtigt, så aflæsningerne hurtigt kan aflæses (såsom Amperemeter, Voltmeter osv.). For at nå dette mål skal Amperemeterets spole vikles rundt om aluminiumsrammen. Når den målte strøm passerer gennem spolen, driver spolen viseren og aluminiumsrammen til at rotere sammen. Når aluminiumsrammen roterer i magnetfeltet, dannes der hvirvelstrømme. Magnetfeltets kraft på hvirvelstrømmen hæmmer deres sving, så viseren peger hurtigt og stabilt på læsepositionen, hvilket er anvendelsen af ​​hvirvelstrømseffekt - elektromagnetisk dæmpningseffekt. Elektrisk dæmpning er også almindeligt anvendt i elektromagnetiske bremser af elektriske lokomotiver.
 

Kontrol for at reducere hvirvelstrømseffekter

Som vist i figur (b) ovenfor og her anvendes hele jernkerner ikke i jernkernematerialerne i udstyr såsom elektriske motorer, generatorer, transformere og AC-elektromagneter for at reducere hvirvelstrømstab, men er i stedet lamineret med siliciumstålplader belagt med isoleringsmaling på overfladen. Dette skyldes, at siliciumstål indeholder 2-5% silicium, som kan forbedre jernkernens elektriske modstand. Derudover begrænser isoleringen mellem jernpladerne hvirvelstrømmene til smalle tynde plader. Kredsløbsmodstanden er høj, og hvirvelstrømmene reduceres kraftigt, og derved reduceres tilstedeværelsen af ​​hvirvelstrømme betydeligt.