Co to jest prąd wirowy?

Prąd wirowy to wir oporu, który powstaje, gdy krzyżują się dwa pola elektromagnetyczne. Krąży w kierunku przeciwnym do pierwotnego prądu. Opór wynikający ze zderzenia dwóch pól skutecznie przekształca część obecnej energii elektrycznej w ciepło, niepożądany produkt uboczny, gdy celem jest proste przesyłanie elektryczności, jak w transformatorze. Jednak inne zastosowania wykorzystują przeciwny magnetyzm prądów wirowych do osiągnięcia innych wyników, w tym identyfikacji metali, testowania właściwości materiałów i zespołów technicznych oraz hamowania wagonów kolejowych.

W zastosowaniach elektromagnetycznych, takich jak transformatory, gdzie chodzi o przewodzenie prądu przy minimalnych zakłóceniach, potrzebna jest specjalna konstrukcja, aby prąd wirowy nie zakłócał pierwotnej siły elektrycznej. Warstwy materiału przewodzącego są oddzielone warstwami materiału izolacyjnego. W rezultacie naturalne przyciąganie magnetyczne przeciwnej siły do ​​materiału przewodzącego jest rozdrobnione i nie ma szansy na wytworzenie prądu wirowego, który jest przeciwproduktywny.

Czasami chodzi o wytwarzanie ciepła za pomocą prądów wirowych, zwłaszcza w piecach przemysłowych używanych do topienia metali. Domowe płyty indukcyjne działają na tej samej zasadzie, w której pole elektromagnetyczne palnika reaguje z polem magnetycznym specjalnych żelaznych naczyń kuchennych. Ciepło powstaje tylko w miejscu, w którym spotykają się dwie powierzchnie, więc reszta płyty kuchennej nie nagrzewa się.

Dwa niskotechnologiczne zastosowania prądów wirowych można znaleźć w automatach sprzedających i recyklingu. W automacie sprzedającym magnes nieruchomy spowoduje odrzucenie nieprawidłowego przedmiotu, takiego jak stalowy ślimak. Na znacznie większą skalę można sortować rodzaje puszek i innych metali nadających się do recyklingu, ponieważ każdy metal reaguje na przeciwną siłę magnetyczną na swój sposób.

W hamulcu wiroprądowym opór magnetyczny jest wystarczająco duży, aby zatrzymać wagon. W systemie porównywalnym do tarcia, przyłożona siła magnetyczna stawia opór ruchowi stalowych kół. Gdy koła zwalniają, opór maleje, co pozwala na stopniowe zwalnianie i płynne zatrzymanie. W podobny sposób działają mechanizmy odcinające w elektronarzędziach, takich jak piły tarczowe.

Inspekcja prądami wirowymi pozwala na nieniszczącą analizę metali przewodzących i zawierających je zespołów. Dzięki tej technice inspektor indukuje prąd wirowy w badanym materiale, a następnie szuka nieprawidłowości w przepływie prądu. Na przykład nieciągłość w interakcji dwóch pól magnetycznych może wskazywać na obecność pęknięcia. Ten rodzaj testowania jest wystarczająco czuły, aby sprawdzić zmiany grubości materiału, korozję lub inne niepożądane, ukryte warunki.
Jednym z godnych uwagi użytkowników inspekcji prądów wirowych jest Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) Stanów Zjednoczonych. Agencja często musi rozwiązywać problemy z materiałami i systemami, które już istnieją, więc nieniszczący aspekt sondy wiroprądowej ma kluczowe znaczenie. Wiosną 2009 r. NASA odkryła usterkę w zaworze kontroli przepływu, krytycznej części, która reguluje przepływ paliwa podczas startu promu kosmicznego i innych rakiet. Testy prądów wirowych umożliwiły agencji monitorowanie stanu zaworów i ostatecznie ustalono, że wszystkie należy wymienić.