Efekt vrtložne struje: uzroci, prednosti, nedostaci i kontrola efekta vrtložne struje

Uzroci vrtložnih struja
Kada se magnetni tok u kolu zavojnice promijeni, inducirana elektromotorna sila se stvara u zavojnici, a inducirana struja (inducirana elektromotorna sila generirana promjenom magnetskog fluksa koji prolazi kroz zavojnicu) se također stvara u kolu. Ako se provodnik stavi u promjenljivo magnetsko polje ili pomakne u odnosu na magnetsko polje, jer unutrašnji dio provodnika može formirati zatvorenu petlju, a magnetski tok koji prolazi kroz petlju se mijenja, inducirana struja će se također generirati u provodnika, a te struje će se automatski zatvoriti u vrtlog u provodniku, pa se naziva vrtložna struja ili skraćeno vrtložna struja.

Prednosti i nedostaci efekta vrtložne struje

Kao što je prikazano na slici (a), zbog niskog otpora provodnika, vrtložne struje su uglavnom velike. Zbog termičkog efekta struje, vrtložne struje mogu uzrokovati zagrijavanje vodiča i trošenje energije, pa su vrtložne struje ponekad štetne. Na primjer, kroz magnetno polje naizmjenične struje u transformatorima, elektromotorima i generatorima, vrtložne struje se mogu generirati u željeznom jezgru. Vrtložne struje stvaraju toplinu u željeznoj jezgri, uzrokujući gubitke (obično poznate kao gubitak željeza) i stvarajući toplinu u opremi. Temperatura raste, a izolacijski materijali su podložni starenju, skraćuju vijek trajanja transformatora, elektromotora i generatora, pa čak i dovode do njihovog oštećenja.
Vrtložna struja je štetna u raznim motorima i transformatorima, ali se također može koristiti. Na primjer, visokofrekventna indukcijska peć koja se obično koristi u tvornicama za topljenje legura koristi vrtložne struje koje se stvaraju u blokovima metalnih provodnika za topljenje metala.
Mjerni instrument električara zahtijeva da se pokazivač brzo zaustavi kako bi se očitanja mogla brzo očitati (kao što su ampermetar, voltmetar, itd.). Da bi se postigao ovaj cilj, zavojnica ampermetra treba biti namotana oko aluminijumskog okvira. Kada izmjerena struja prođe kroz zavojnicu, zavojnica pokreće pokazivač i aluminijski okvir da se zajedno rotiraju. Kada se aluminijumski okvir rotira u magnetnom polju, stvaraju se vrtložne struje. Sila magnetskog polja na vrtložna struja otežava njihovo zamahivanje, pa pokazivač brzo i stabilno pokazuje na poziciju očitavanja, a to je primjena efekta vrtložne struje - efekta elektromagnetnog prigušenja. Električno prigušivanje se također obično koristi u elektromagnetnim kočnicama električnih lokomotiva.
 

Kontrola za smanjenje efekata vrtložne struje

Kao što je prikazano na slici (b) iznad i ovdje, kako bi se smanjili gubici vrtložnih struja, u materijalima od željeznog jezgra opreme kao što su električni motori, generatori, transformatori i AC elektromagneti, ne koriste se cijela željezna jezgra, već su laminirana. sa silikonskim čeličnim limovima premazanim izolacijskom bojom na površini. To je zato što silikonski čelik sadrži 2-5% silicija, koji može poboljšati električnu otpornost željeznog jezgra. Osim toga, izolacija između željeznih limova ograničava vrtložne struje na uske tanke limove. Otpor kola je visok, a vrtložne struje su znatno smanjene, čime se značajno smanjuje postojanje vrtložnih struja.