Вихревые токи

Сердечники якоря и полюсов электрических машин, трансформаторов, дросселей и других аппаратов, по обмоткам которых проходит переменный ток, выполняются обычно из электротехнической стали, представляющей собой ферромагнитный материал и одновременно проводник.

Переменный ток в обмотках массивных сердечников (рис. 9.10а) создает в этих сердечниках переменный магнитный поток Ф, направленный вдоль сердечника перпендикулярно площади его поперечного сечения. Переменный магнитный поток в каждом сечении сердечника индуктирует ЭДС электромагнитной индукции. Эта ЭДС в каждом слое массивного сердечника создает токи, которые замыкаются в этом слое проводящего материала (рис. 9.10а). Эти токи называются вихревыми токами.

Между вихревыми токами в каждом слое массивного сер­дечника и током I, создаю­щим эти токи, существует не электрическая, а электромаг­нитная связь.

Вихревые токи вызывают нагрев стальных сердечников электромагнитных аппаратов и снижают их КПД за счет потерь энергии, которая тратится на нагрев.

Потери, вызванные вихревыми токами в токопроводящих сердечниках, называются потерями на вихревые токи. Для уменьшения потерь на вихревые токи стальные сердечники, по обмоткам ко­торых проходит переменный ток, выполняют из листовой стали (рис. 9.106). Для этой цели используются тонкие листы толщи­ной 0,35 или 0,5 мм, малое сечение которых создает большое со­противление вихревым токам (см. (2.5)) и уменьшает их. Для уменьшения вихревых токов листы стали изолируются друг от друга специальным лаком. Кроме того, для ослабления вихревых токов, а следовательно, и потерь на них в электротехническую стальвводится кремний, благодаря чему увеличивается удельное сопротивление, а следовательно, и сопротивление сердечника в целом (см. (2.8)).

Направление вихревых токов в сердечниках определяют по правилу Ленца.

Вихревые токи применяются для индукционной плавки металла, закалки стальных деталей (шестерен и коленчатых валов). В индукционных печах вихревые токи используют для нагрева заготовок. Принцип действия индукционных приборов (электрических счетчиков) базируется на вихревых токах. Вихревые токи используются в электроизмерительных устройствах, в магнитоиндукционных успокоителях колебаний некоторых приборов.

ВИХРЕВЫЕ ТОКИ (токи Фуко), замкнутые индукционные токи в массивных проводниках, которые возникают под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Вихревые токи приводят к потерям электроэнергии на нагрев проводника, в котором они возникли; для уменьшения этих потерь магнитопроводы машин и аппаратов переменного тока изготовляют из изолированных стальных пластин.