ВИХРЕВые ТОКи в электропроводящих материалах
Распределение вихревого тока
Вихревые токи (токи Фуко) это замкнутые электрические токи, возникающие в объеме токопроводящего материала под воздействием переменного магнитного потока. Вихревые токи являются индукционными токами и в отличие от токов, протекающих в проводах (обмотках, токоведущих жилах и пр.) по строго определенным направлениям, замыкаются в объеме токопроводящей среды, как правило, по кольцевым (вихревым) траекториям.
Основным параметром вихревых токов является их плотность.
Плоскость вихревых токов всегда перпендикулярна направлению возбуждающего их магнитного потока. Если магнитный поток пронизывает плоский проводник нормально его плоскости, как показано на рисунке 3.1 а, то в проводнике возникают вихревые токи. В случае если магнитный поток пронизывает проводник вдоль его плоскости, как показано на рисунке 3.1 б – вихревые токи не возникают.
а б
Рисунок 3.1 – Возбуждение вихревых токов в плоском проводнике: магнитный поток направлен нормально плоскости проводника и вызывает возникновение вихревых токов (а), магнитный поток направлен вдоль плоскости проводника, вихревые токи не возникают (б)
Исходя из этого, для уменьшения влияния вихревых токов на работу электрических машин (например трансформатора) их сердечники выполняют из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга слоями лака. Этот же эффект дробления вихревых токов положен в основу вихретоковой дефектоскопии, когда дефект (трещина) выступает в роли изолирующего слоя и дробит вихревые токи (рис.2)
|
|
|
а б
Рисунок 3.2 – дробление вихревых токов: принудительное в сердечнике трансформатора (а); дефектом при вихретоковой дефектоскопии (б)
Изменение амплитуды и фазы тока
Плотность вихревых токов в массиве токопроводящего материала не равномерна (рис. 3.3). Распределение вихревых токов по объему токопроводящей среды сопровождается изменением амплитуды и фазы. Так при возбуждении вихревых токов в листе металла катушкой с протекающим по ее виткам током максимальная плотность вихревых токов будет наблюдаться в поверхностном слое объекта непосредственно под витками катушки. При удалении вдоль поверхности от витков катушки плотность вихревых токов будет уменьшаться по закону близкому к экспоненциальному. Также с увеличением глубины вихревые токи больше отстают по фазе от поверхностных.
а б
|
|
|
Рисунок 3.3 – распределение плотности вихревых токов в токопроводящей среде: в поверхностном слое (а); по глубине объекта (б)
При анализе распределения вихревых токов по глубине объекта можно наблюдать уменьшение амплитуды с ростом глубины, подчиняющееся экспоненциальному закону:
ј = ј0·е- mz,
где ј0– плотность вихревых токов на поверхности объекта, m – коэффициент затухания, зависящий от электромагнитных свойств объекта и частоты тока катушки. Также наблюдается изменение фазы вихревых токов. С увеличением глубины фаза тока в более глубоких слоях все больше отстает от тока в поверхностном слое.
Дата добавления: 2019-08-30; просмотров: 882; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!