Hiệu ứng dòng điện xoáy: Nguyên nhân, ưu điểm, nhược điểm và cách kiểm soát hiệu ứng dòng điện xoáy

Nguyên nhân gây ra dòng điện xoáy
Khi từ thông trong mạch cuộn dây thay đổi, một suất điện động cảm ứng được tạo ra trong cuộn dây và một dòng điện cảm ứng (sức điện động cảm ứng được tạo ra do sự thay đổi của từ thông đi qua cuộn dây) cũng được tạo ra trong mạch. Nếu một dây dẫn được đặt trong từ trường thay đổi hoặc chuyển động so với từ trường, do phần bên trong của dây dẫn có thể tạo thành một vòng kín và từ thông đi qua vòng dây thay đổi nên dòng điện cảm ứng cũng sẽ được sinh ra trong dây dẫn và các dòng điện này sẽ tự động đóng lại thành một xoáy trong dây dẫn nên gọi là dòng điện xoáy hay viết tắt là dòng điện xoáy.

Ưu điểm và nhược điểm của hiệu ứng dòng điện xoáy

Như thể hiện trong hình (a), do điện trở của dây dẫn thấp nên dòng điện xoáy thường lớn. Do tác dụng nhiệt của dòng điện, dòng điện xoáy có thể làm cho dây dẫn nóng lên và tiêu tốn năng lượng nên dòng điện xoáy đôi khi có hại. Ví dụ, thông qua từ trường dòng điện xoay chiều trong máy biến áp, động cơ điện và máy phát điện, dòng điện xoáy có thể được tạo ra trong lõi sắt. Dòng điện xoáy sinh ra nhiệt trong lõi sắt, gây tổn thất (thường gọi là tổn thất sắt) và sinh nhiệt trong thiết bị. Nhiệt độ tăng cao, vật liệu cách nhiệt dễ bị lão hóa, rút ​​​​ngắn tuổi thọ của máy biến áp, động cơ điện và máy phát điện, thậm chí khiến chúng bị hỏng.
Dòng điện xoáy có hại cho nhiều loại động cơ và máy biến áp, nhưng nó cũng có thể được sử dụng. Ví dụ, lò cảm ứng tần số cao thường được sử dụng trong các nhà máy để nấu chảy hợp kim sử dụng dòng điện xoáy tạo ra trong các khối dây dẫn kim loại để làm nóng chảy kim loại.
Dụng cụ đo của thợ điện yêu cầu con trỏ dao động dừng nhanh để có thể đọc nhanh các chỉ số (như Ampe kế, Vôn kế, v.v.). Để đạt được mục tiêu này, cuộn dây của Ampe kế phải được quấn quanh khung nhôm. Khi dòng điện đo được đi qua cuộn dây, cuộn dây sẽ điều khiển con trỏ và khung nhôm quay cùng nhau. Khi khung nhôm quay trong từ trường sẽ tạo ra dòng điện xoáy. Lực của từ trường tác dụng lên dòng điện xoáy cản trở sự chuyển động của chúng nên con trỏ trỏ đến vị trí đọc nhanh và ổn định, đó là ứng dụng của hiệu ứng dòng điện xoáy - hiệu ứng giảm chấn điện từ. Giảm xóc điện cũng thường được sử dụng trong phanh điện từ của đầu máy điện.
 

Kiểm soát để giảm tác động của dòng điện xoáy

Như hình (b) ở trên và ở đây, để giảm tổn thất do dòng điện xoáy, trong vật liệu lõi sắt của các thiết bị như động cơ điện, máy phát điện, máy biến thế, nam châm điện xoay chiều, lõi sắt nguyên khối không được sử dụng mà thay vào đó được dát mỏng. với các tấm thép silic được phủ sơn cách nhiệt trên bề mặt. Điều này là do thép silicon chứa 2-5% silicon, có thể cải thiện điện trở suất của lõi sắt. Ngoài ra, lớp cách nhiệt giữa các tấm sắt còn hạn chế dòng điện xoáy làm thu hẹp các tấm sắt mỏng. Điện trở mạch cao, dòng điện xoáy giảm đi rất nhiều, do đó làm giảm đáng kể sự tồn tại của dòng điện xoáy.