Вихревые токи

опубликовано: .

Рассматривая принцип действия генератора постоянного тока, можно заметить, что при его вращении в проводниках обмотки якоря, пересекающих магнитное поле, индуктируется электродвижущая сила (ЭДС). Так как и сам стальной якорь пересекает те же магнитные индукционные линии, то в нем, также как и в проводнике, должны индуктироваться токи.

Токи, которые индуктируются в металлических телах при пересечении их магнитными линиями, называются вихревыми токами, или токами Фуко.

Возникновение вихревых токов в сплошном стальном якоре электрической машины
Рисунок 1. Возникновение вихревых токов в сплошном стальном якоре электрической машины
Изменение пути вихревых токов при разделении стального якоря электрической машины на изолированные участки.
Рисунок 2. Изменение пути вихревых токов при разделении стального якоря электрической машины на изолированные участки. Стрелками показаны направления индукционных токов
Схема устройства индукционной печи
Рисунок 3. Схема устройства индукционной печи

На рисунке 1 схематически изображен якорь, вращающийся в магнитном поле. Вихревые токи Фуко в якоре, условно показанные пунктирными стрелками, проходя по телу якоря, будут нагревать его, на что затрачивается энергия. Если не принять мер к уменьшению вихревых токов, они, сильно нагревая якорь, могут привести к порче изоляции его обмоток. Уничтожить совсем потери на вихревые токи нельзя, но уменьшить их можно и нужно.

Для уменьшения потерь на вихревые токи в трансформаторе, якоре генератора, электрическом двигателе, магнитопроводы собирают из отдельных тонких (0,35 – 0,5 мм) штампованных листов мягкой стали, расположенных по направлению линий магнитного потока и изолированных один от другого лаком или тонкой бумагой. Это делается для того, чтобы вследствие малого поперечного сечения каждого стального листа уменьшить величину проходящего через него магнитного потока, а стало быть уменьшить индуктируемые в нем ЭДС и ток.

Путь вихревых токов в теле якоря при разделении последнего на отдельные изолированные участки схематически показан на рисунке 2.

Чтобы еще больше ослабить вихревые токи, увеличивают удельное сопротивление стали путем добавления в нее около 4 % кремния. Такая сталь называется легированной.

Однако не всегда вихревые токи являются вредными; в некоторых случаях они находят и полезное применение. Так, например, эти токи используют для закалки стальных изделий токами высокой частоты, в работе индукционных электроизмерительных приборов, счетчиков и реле переменного тока (описанных ниже).

В индукционных печах (рисунок 3) вихревые токи, наводимые первичной обмоткой I во вторичной обмотке II, которой является масса металла, настолько сильны и количество тепла, выделяемое ими, так велико, что металл плавится.

Применение вихревых токов находит свое применение в измерительных приборах. Часто в них устанавливают магнитоиндукционные тормозы (рисунок 4). При колебаниях стрелки (рисунок 4, а) или при вращении диска (рисунок 4, б) они пересекают поле магнита М и в них индуктируются вихревые токи, которые по правилу Ленца имеют такое направление, что противодействуют вызвавшей их причине. Таким образом, эти токи будут тормозить вращение диска и уменьшать колебания стрелки, быстро ее успокаивая.

Магнитоиндукционные тормозы

Рисунок 4. Магнитоиндукционные тормозы

Источник: Кузнецов М.И., "Основы электротехники" - 9-е издание, исправленное - Москва: Высшая школа, 1964 - 560с.

1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса -ов)