Eddy Currents:Ayrıntılı Genel Bakış, 5 Önemli Uygulama

Burada girdap akımları ve elektromanyetik sönümlemenin ne anlama geldiği hakkında çalışacağız. Ancak değişen manyetik akı aynı zamanda toplu iletken parçalarında akımları indükler ve bunların akış modeli sudaki dönen girdaplarınkine benzer.

Bir matematikçi ve hatta Fransa'nın 25. başbakanı olan François Arago, girdap akımlarını ilk kez 1824'te gözlemledi. Daha sonra Foucault adında bir fizikçi, açıkça girdap akımları olarak adlandırılan bu akımları keşfetti.

Girdap Akımının Basit Bir Gösterimi

Girdap akımlarının nedeni ve etkisi, bahsedildiği gibi basit bir deneyle anlaşılabilir. Bir bakır levha sarkaç gibi sallanıyor.

Eddy Akımı
Girdap Akımı, Görüntü Tarafından – ÇetvornoMıknatıs nedeniyle girdap akımlarıCC0 1.0

Bunlar plakanın sallanma hareketinde engeller oluşturur ve dolayısıyla sallanma hareketi sönümlenir. Bir süre sonra plaka manyetik alanda durur. 

Bu elektromanyetik sönümleme etkisi, girdap akımlarının akışı için mevcut alan kesilerek azaltılabilir. Bu nedenle, plakaya dikdörtgen yarıklar ve delikler yerleştirebilirsek ve indüklenen akımların manyetik momentleri onun tarafından çevrelenen alana bağlı olduğu için, elektromanyetik sönümü azaltabilir ve plaka daha serbest bir şekilde sallanabilir.

EDDY AKIMLARININ GÜCÜ

Girdap akımlarının yayılma gücü şu şekilde ifade edilebilir:

Nerede,

P, birim kütle başına kaybedilen gücü ifade eder.

Bp maksimum manyetik alanları ifade eder.

d kalınlığı ifade eder.

f frekansı ifade eder.

k bir sabiti ifade eder.

ρ özdirenci ifade eder.

D yoğunluğu ifade eder.

Metal çekirdekte laminasyonlar kullanılarak girdap akımı azaltılır. Bu nedenle, büyüklük önemli ölçüde azalır.

Enerjinin ısı biçimindeki yayılımı girdap akımlarının büyüklüğünün karelerine bağlı olduğundan, ısı kaybı ve buna bağlı olarak enerji kaybı azalır. Çok düşük karbon içerikli demir veya yumuşak demir ile daha ince laminasyon ve daha büyük kesitli teller kullanılarak enerji kayıpları daha da azaltılabilir.

laminasyonlu ve laminasyonsuz bir levhadaki girdap akımları
laminasyonlu ve laminasyonsuz bir levhadaki girdap akımları, Image Credit – ÇetvornoLamine çekirdek girdap akımları 2CC0 1.0

Elektromanyetik sönümü fark edebileceğimiz basit bir deney.

Aynı geometrik yönlere sahip ancak biri alüminyum, diğeri PVC borudan yapılmış iki içi boş ince silindirik boru dikey olarak sıkıştırılıyor. Silindir çaplarından biraz daha küçük bir çapa sahip silindirik bir mıknatıs, silindirik boruların iç duvarlarına değmeyecek şekilde her iki borudan da düşürülür. PVC borunun içinden bırakılan mıknatısın borudan çıkması, aynı yükseklikten herhangi bir boru olmadan düşürüldüğünde alacağı süre kadar sürer. Alüminyum borudaki mıknatısın borudan çıkması nispeten daha uzun sürer.

Bunun nedeni, mıknatıs alüminyum boru içerisinde hareket ettiğinde değişen manyetik akıya karşı çıkan alüminyum boruda üretilen girdap akımlarıdır. PVC yalıtkan olduğu için içinde girdap akımı oluşmaz. Girdap akımlarından kaynaklanan bir geciktirme kuvvetinin bir nesnenin hareketini kısıtladığı bu fenomen, elektromanyetik sönümleme olarak bilinir.

EDDY AKIMLARININ UYGULAMALARI

Girdap akımları bazı uygulamalarda istenmese de, çalışmaları için girdap akımlarının gerekli olduğu birçok uygulama vardır. Bunlardan bazıları trenlerde manyetik frenleme, elektromanyetik sönümleme, indüksiyon ocağı, elektrik sayaçları, havaya kaldırma, metallerin tanımlanması, Titreşim ve konum algılama, yapısal testler vb. Bunlardan bazıları aşağıda detaylı olarak açıklanmıştır:

  • Trenlerde manyetik frenleme: Trenlerin oldukça ağır olduğunu ve yüksek hızlarda hareket edebildiğini bildiğimiz için trenlerin fren sisteminin çok güçlü ve düzgün olması gerekir. Girdap akımları bunu mümkün kılar. Güçlü elektromıknatıslar raylarda girdap akımlarına neden olabilir. Mekanik bağlantılar olmadığı için sürtünme olmadığı için; bu nedenle, fren sistemi çok düzgün hale gelir. Ancak bu uygulama sadece elektrikle çalışan bazı trenlerde kullanılmaktadır.
  • İndüksiyon ocağı: Demir, çelik, bakır, alüminyum ve diğer değerli metalleri kaynak, şekil verme veya alaşım yapmak için eritmek için kullanılırlar. Bir indüksiyon ocağında girdap akımı, metalleri eritmeye yetecek kadar uygun çok yüksek sıcaklıklar üretir.
  • Elektromanyetik sönümleme: Galvanometreler gibi birkaç ölçüm aleti, harekete karşı çıkmak için girdap akımlarının etkisini kullanır. Bobin salındığında girdap akımlarının üretildiği manyetik olmayan ancak metalik bir malzemeden oluşan sabit bir çekirdeğe sahiptirler, bu da bobinin hareketine karşı koyar ve onu hızlı bir şekilde durma konumuna getirir.
  • İtici etkiler ve havaya yükselme: Değişen bir manyetik alan uygulandığında, bir metalin veya herhangi bir iletken malzemenin bir itme kuvveti yaşayacağından dolayı diyamanyetik benzeri itme davranışı sergileyen girdap akımlarını indükler.

Girdap akımı uygulaması hakkında daha fazla bilgi için şu makaleyi okuyabilirsiniz: girdap akımı testi, girdap akımı sensörü ve girdap akımı freni.

En gidin