Применение вихревых токов
Вихревые токи используют, чтобы бесконтактно тормозить движущиеся детали, нагревать металлы и измерять скорость или положение. Они возникают внутри сплошного проводника при изменении магнитного потока через его части.
Вихревые токи являются разновидностью вихревых токов в проводнике. Если металлический диск или барабан вращается в магнитном поле, в нём индуцируются токи. Их взаимодействие с магнитным полем создаёт силу, направленную против вращения. Так работают электромагнитные тормоза в поездах, подъёмниках и измерительных приборах. Торможение происходит без механического контакта, поэтому детали меньше изнашиваются.
Нагрев и измерения
В индукционной печи переменное магнитное поле создаёт вихревые токи в металлической заготовке. Из-за сопротивления проводника электрическая энергия превращается во внутреннюю, и металл нагревается. Такой способ позволяет быстро нагревать нужный объём без прямого соприкосновения с нагревателем.
В измерительных приборах вихревые токи создают момент, пропорциональный скорости движения или изменению магнитного поля. Например, в счётчиках и тахометрах вращающийся алюминиевый диск тормозится магнитом. По величине торможения можно определить скорость вращения или количество переданной электроэнергии.
Здесь \(Q\) — количество теплоты, выделившееся за время \(t\), \(I_{\text{вихр}}\) — сила вихревого тока, а \(R\) — сопротивление участка проводника. Формула показывает, почему вихревые токи вызывают нагрев.
Магнит приближают к алюминиевой пластине. В пластине возникают вихревые токи, а их магнитное поле препятствует изменению потока. Поэтому пластина испытывает действие силы, направленной против движения магнита.
Вихревые токи не являются отдельным видом тока в цепи с источником. Это замкнутые индукционные токи внутри самого проводника, возникающие из-за изменения магнитного потока. Они могут быть полезными, но в сердечниках трансформаторов часто вызывают нежелательный нагрев и потери энергии.
Почему электромагнитный тормоз может работать без соприкосновения деталей?
Главное
- Вихревые токи применяют для бесконтактного торможения проводников.
- В индукционных печах они нагревают металл за счёт выделения теплоты на сопротивлении.
- В измерительных приборах действие вихревых токов связывают со скоростью вращения или величиной измеряемой энергии.