ترانسفورماتور, مقالات
جریان گردابی چیست و چه کاربرد هایی دارد
آبان
جریان گردابی چیست؟
جریان گردابی
بر اساس قانون لنز ، زمانی که یک حلقه هادی در برابر میدان مغناطیسی متغیر قرار می‌گیرد نیروی emf در آن القا می شود که نتیجه القا این نیرو جاری شدن جریان در جهت مخالف با جریان اصلی است. این مورد مانند زمانی‌است که به جای یک مسیر رسانا حلقه بسته، تغییرات میدان مغناطیسی در یک جسم رسانا مانند فیلمان یا نوار از یک فلز مغناطیسی مانند آهن و یا مواد غیر مغناطیسی وجود داشته باشد، این تغییرات میدان مغناطیسی در این اجسام باعث جاری شدن جریان در مقطع عرضی در یک مسیر بسته میشود.
این جریان ها دارای نام جریان گردابی میباشد که نام گذاری این اسم به این دلیل است که جریان ایجاد شده داخل هادی به مانند گرداب‌های کوچک میباشند. این حلقه‌های جریان برخی اوقات به نفع و برخی اوقات به ضرر ما میباشد.
در حالی که این جریان در بخش‌هایی مانند هسته‌های ترانس ، می‌تواند تلفات دمایی بالایی را ایجاد کند . این المان در زمینه‌های مختلف صنعتی مانند کوره صنعتی ، جوشکاری و … . این مقاله و کاربردها و تئوری این موضوع را توضیح میدهد.
———————————————————
تلفات جریان گردابی در ترانسفورماتور:
شار میدان مغناطیسی در داخل هسته عامل ایجاد نیروی emf در داخل هسته میشود که این موضوع بر اساس قانون لنز و فاراده بوده و در شکل زیر به نمایش درآمده‌است.بخشی از هسته ترانسفورماتور را که در‌شکل می‌بینید در نظر بگیرید. میدان مغناطیسی B(t) بر اساس جریان i(t)شکل گرفته است و باعث ایجاد جریان گردابی ieddy در هسته میشود.
تلفات ناشی از جریان گردابی به‌شکل زیر میباشد:
جایی که K ثابتی‌است که بر اساس اندازه بوده و نسبت عکس با مقاومت ماده و یا فلز به کار رفته‌شده‌دارد.
- f فرکانس منبع
- Bm بزرگترین دامنه میدان مغناطیسی
- τ ضخامت‌است.
معادله فوق نشانگر این موضوع است که تلفات جریان گردابی به چگالی شار ، فرکانس و ضخامت مواد وابسته‌بوده و با مقاومت آن نسبت عکس دارد.
- برای کاهش تلفات جریان گردابی در هسته ترانسفورماتور آن را به شکل ورقه‌های نازک به هم چسبیده می‌سازند که نام آن ورقه ورقه کردن هسته [1]بوده و هر صفحه از صفحه‌ی دیگر عایق و یا ایزوله شده است و به همین دلیل جریان در یک مقطع کوچک به دام افتاده و به سایر بخش‌های هسته منتقل نمیشود. بنابراین مسیر حرکتی کاهش پیدا میکند. این موضوع در شکل زیر مشخص‌است :
- برای افزایش مقاومت ماده از ماده نورد شده سرد در یک مسیر[2] ، استیل با گرید CRGO در ترانسفورماتور استفاده‌می‌شود
مقالات مرتبط:
———————————————————
مشخصات جریان های گردابی
- اینها جریان‌ها فقط در مواد هادی القا میشوند.
- این جریان‌ها با عیب‌ها در سطح فلز مانند ترک، خوردگی و لبه‌ها منحرف میشوند
- این جریان‌ها با افزایش عمق در سطح فلز کاهش پیدا میکنند به طوری که بیشترین مقدار آنها در سطح فلز وجود دارد
این مشخصات به کاربردهای کثیر از جریان گردابی در صنایع هوافضا ، پتروشیمی ، برق میشود که به وسیله آن می‌توان شکست و یا صدمات فلزات را مشخص کرد.
کاربردهای جریان گردابی :
شناوری مغناطیسی : این یک نوع نیروی دافعه شناوری‌است که کاربرد خود را در راه آهن های پر سرعت مغناطیسی پیدا کرده‌است که تکنولوژی پیشرفته را در سیستم حامل و نقل را به ارمغان آورده‌است و باعث ایجاد حمل و نقل بدون اصطکاک شده‌است.
تغییر شار مغناطیسی تولید‌شده توسط یک آهنربای ابررسانا که در قطار در حال حرکت قرار دارد ، جریانهای گردابی را روی صفحه هدایتی ثابت ایجاد میکند که قطار توسط آن جابه جا میشود. جریان گردابی با میدان مغناطیسی اثر متقابل ایجاد میکنند تا نیروی حرکتی را ایجاد کنند
درمان سرطان به روش هایپرترمی[3]:
گرمای جریان گردابی به منظور گرم‌کردن بافت مورد‌استفاده قرار می‌گیرد. جریانهای گردابی القا‌شده در لوله‌ها با سیم‌های مجاور سیم پیچ متصل به یک خازن برای ایجاد یک مدار مخزن که به یک منبع فرکانس رادیویی متصل‌بوده و عامل‌ایجاد گرما در این لوله‌ها میباشد.
ترمز کردن به وصیله جریان گردابی :
انرژی جنبشی به دلیل تلفات جریان گردابی تبدیل به گرما میشود که در صنعت کاربردهای بیشماری پیدا میکند.
- ترمز در قطارها
- ترمز غلتک
- اره برقی یا مته برای خاموش شدن اضطراری آن
گرمایش القایی:
این فرآیند گرم‌کردن الکتریکی یک جسم رسانا با هدایت جریانهای گرداب در آن با استفاده از الکترومغناطیس با فرکانس بالا‌است. کاربردهای اصلی آن عبارتند از: پخت القایی ، کوره القایی که برای گرم‌کردن فلزات تا نقطه ذوب آنها ، جوشکاری و غیره استفاده‌می‌شود.
درایور با سرعت قابل تنظیم با استفاده‌از جریانهای گردابی:
با کمک کنترل‌کننده پس خور یک درایور با قابلیت تنظیم سرعت به وسیله جریان گردابی را می‌توان ایجاد‌کرد. این موضوع در پروسه تولید پلاستیک ، مبدل‌ها و فرم دهی فلزات کاربرد دارد.
تشخیص فلزات :
این موضوع حضور فلزات را در موادی مانند خاک و سنگ تشخیص میدهد. با کمک القای جریان گردابی این موضوع کشف میشود.
آزمایش غیرمخرب به وسیله جریان گردابی در بررسی ترکیب و سختی سازه‌های فلزی مورد‌ستفاده قرار می‌گیرد.برنامه های سنجش سرعت و مجاورت
———————————————————
[1] laminations
[2] cold rolled grain oriented
[3] Hyperthermia Cancer Treatment
مقالات مرتبط:
علمکرد ترانسفورماتورها و محاسبه پارامترهای الکتریکی
نصب ترانسفورماتور قدرت ( نصب و راه اندازی ترانس )
نماد ترانسفورماتورهای الکتریکی – نماد تک خطی ترانسفورماتور
7 آزمایش روتین برای یک ترانسفورماتور خشک که شما باید در هنگام راه اندازی انجام دهید
حفاظت ترانسفورماتور قدرت و خطاهای آن
10 دستورالعمل کلی برای نصب و راه اندازی ترانسفورماتورهای قدرت
لینک زبان اصلی مقاله:
https://www.electrical4u.com/eddy-currents-theory-and-applications/