Iratkozzon fel havi hírlevelünkre!

Amint a mágnes átesik a csövön, a csőben változó mágneses mezőt lát. Ez a változó mező áramot indukál, amely a cső körül kering. Ez egy erős áram, amely csak egy rövid pillanatig tart, amíg a mágnes áthalad.

Most, amikor egy ilyen körkörös áramot látunk, ez talán egy elektromágnesre emlékeztet. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen körbe-körbe haladó áram mágneses mezőt hoz létre. Ebben az esetben az ilyen elektromos áram által létrehozott mágneses mező (összességében) a mágnes mágneses mezejével ellentétes irányú. Az örvényáram által létrehozott mágneses mező szemben áll a mágnes mezőjével, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy egymást taszító mágnespár taszítja egymást.

Míg a gravitáció lefelé húzza a mágnest, az örvényáramok olyan mágneses mezőt hoznak létre, amely ellenáll a mozgásnak.

Az elképzelés ugyanaz, más alkalmazás

Nem láttunk már ilyet? De! Gondoljunk csak a Shake Flashlight működését leíró nemrégiben megjelent cikkünkre. Ebben egy mágnest mozgattunk előre-hátra egy dróttekercs belsejében.

Az örvényáramok szempontjából mindegy, hogy a mágnest körülvevő réztömeg egy tömör darab, vagy egy sok fordulatból álló, szigetelt huzalból álló tekercs – az áram attól még körkörös mozgásban keletkezik a fémen belül.

Az egyetlen különbség a két helyzet között az, hogy a zseblámpa vezetékének végeit megcsapoltuk, és az áramot egy LED-lámpa működtetésére tudtuk használni.

2. szemléltetés, mágnes egy lapon

A csövön keresztül leeső mágnes klasszikus példa, de nem korlátozódunk erre a geometriára. Sokféleképpen lehet áramot indukálni fémben. Bármi, ahol a mágneses mező a fém egy adott pontján megváltozik a mágnes mozgásával, működni fog.

Az örvényáramú fékek népszerű beállítása két erős mágnes beállítása, amelyek között rés van. Ez erős mágneses mezőt hoz létre a két mágnes között, ahogyan azt korábban a résszámító cikkünkben leírtuk.

Ha ezt a mágnespárt egy forgó korong két oldalára helyezzük, a fémben indukált örvényáramok hatására a fém lelassul. Ez a kép a Wikipédián egy jó példa.

Egy másik jó szemléltetés egy egyszerűsített változat: Egy vékony korongmágnes csússzon végig egy alumíniumlemezen. Ugyanazok az elvek miatt működik, mint a csőmágneses bemutatóban használt mágnes, de a mágnest végig látni lehet. Ehhez a demonstrációhoz egy DX02-es, 1″ átmérőjű x 1/8″ vastagságú lemezmágnest használtunk egy 2″ széles, 1/8″ vastagságú alumíniumcsíkon.

Hogyan hasznosak az örvényáramok

A Wikipédiából: Örvényáram-fék a hullámvasúton

Az örvényáram-féket már említettük, ahol az ellentétes mágneses mezőt használhatjuk valaminek a lassítására. Ilyen fékeket gyakran használnak vonatokon és hullámvasutakon. A jobb oldali kép egy jó példa egy ilyen fékre. Egy réz- vagy alumíniumlemez áll ki a hullámvasút kocsi(k)ból (nem látható), és a látható mágnesek között halad át. Ha állandó mágneseket használnak, a fék teljes áramkimaradás esetén is működik.

Eddy-áramú anyagleválasztók használhatók a fémek és a nem fémes szemét szétválasztására. Az ezzel a módszerrel működő gépek például az alumíniumdobozok szeméttől való elválasztására használhatók.

Fémek azonosítása: Az örvényáramot használó érmeautomaták a hamis érmék felismerésére szolgálnak. Mivel az örvényáramok különböznek a valódi érménél a hamis érmétől, az automaták készítői ezt felhasználhatják arra, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az érmék valódiak.

Az örvényáram-vizsgálat a fémek roncsolásmentes vizsgálati módszere, amely a fémek repedéseinek kimutatására használható. Gondoljunk csak a fáradási repedések megtalálására egy repülőgép héján, vagy egy erőmű hőcserélő csövein.

Indukciós fűtés: Az üveglapos elektromos tűzhelyek indukcióval melegítik fel a fém serpenyőt vagy edényt. Lásd ezt az oldalt a Wikipédián, amely tartalmaz egy csinos képet egy szétszerelt tűzhelyről, amelyen jól látható a használt rézhuzal tekercs.

Hogyan nem olyan hasznosak az örvényáramok

Amikor a váltakozó áram átfolyik egy vezetéken, az áram nagy része valójában a vezeték felületén folyik. Ezt általában skin-effektusnak nevezik, de valójában az örvényáramok okozzák. Egy vezetékben folyó váltakozó áram esetén az áram előre-hátra váltakozik. Ez azt jelenti, hogy az áram által létrehozott mágneses mezők természetesen változnak. Ez a vezetékben örvényáramok keletkeznek, amelyek ellenállnak az elektromos áramlásnak.

Ha nem léteznének örvényáramok, akkor egy adott vezetéken több áramot lehetne átvezetni.

Egy másik példa: gondoljunk egy transzformátorra. Az örvényáramok felelősek a transzformátor acélmagjának felmelegedéséért, ahogy azt itt leírtuk.

Kiszámítható az örvényáramok ereje?

Nem, nem túl könnyen. Gyakran teszik fel nekünk ezt a kérdést, és azt kívánjuk, bárcsak könnyebb lenne a válasz. Az erő, amit a réz- vagy alumíniumszerkezetek közelében mozgó mágnesektől kapunk, sok tényezőtől függ, többek között:

• a fémen belüli mágneses tér erősségétől és a térerősség változásának nagyságától. Ezt befolyásolja:
  • a mágnes mérete és erőssége: a nagyobb, vastagabb mágnesek erősebb mágneses teret eredményeznek, lásd Felületi mezők 101
  • a mágnes(ek) helyzete a fémrészhez képest, ami összefügg a térerősséggel
• a fém alakja, vastagsága és geometriája: a vastagabb csövek miatt a mágnes lassabban esik át rajta a fenti videókban bemutatott kísérletekben
• a mágnes/fém sebessége: A gyorsabb nagyobb erőt eredményez, egy bizonyos pontig

Mindezek kitalálása határozottan nem triviális. Bár van egy szép módszerünk arra, hogy kiszámítsuk a mágneses térerősséget a szabad térben lévő egyetlen mágnes területén (lásd a Mágneses mező kalkulátorunkat), egy csövön áteső mágnes esete sokkal összetettebb. A zuhanó mágnes áramot indukál a csőben, amely a saját ellentétes irányú ellenkező mezőjét hozza létre. Ennek a mezőnek az erősségét elméletileg meghatározni ijesztő feladat. Nehéz olyan ökölszabályokat felállítani, amelyek minden helyzetre érvényesek.

Hogy választ kapjon az örvényáramok erősségére az Ön alkalmazásában, fontolja meg kísérleti módszerek, háromdimenziós FEA (végeselemes analízis) vagy mindkettő alkalmazását.