Prąd wirowy

Prąd wirowy (zwany również prądem Foucaulta od nazwiska odkrywcy J. Foucaulta) – prąd indukcyjny, który pojawia się w substancji przewodzącej prąd (przewodniku) znajdującej się w zmiennym polu magnetycznym lub poruszającej się względem źródła stałego pola magnetycznego.

Prąd wirowy powoduje powstawanie indukowanego pola magnetycznego, które przeciwdziała zmianom pierwotnego pola magnetycznego zgodnie z prawem Lenza. Wraz ze wzrostem natężenia pola magnetycznego bądź przewodności właściwej przewodnika lub im szybciej zmienia się pole magnetyczne, na którego działanie wystawiony jest przewodnik, tym silniej indukują się prądy wirowe.

Ruch metalu względem pola magnetycznego wywołuje prądy w metalu

Prądy wirowe szkodliwie wpływają na sprawność urządzeń elektrotechnicznych. Zjawisko to uwidacznia się w magnetowodach obwodów prądu zmiennego wykonanych z materiałów przewodzących prąd, np. prądnice czy transformatory. Z tego też względu nie wytwarza się tych elementów z jednolitych brył metalu, lecz układa się np. z pakietów blach, odizolowanych wzajemnie warstwą izolacji (emalia, lakier, utlenianie powierzchni) lub wykonuje z substancji nie przewodzących prądu elektrycznego.

Zastosowanie

Ogrzewanie w wyniku przepływu prądów wirowych wykorzystywane jest na szeroką skalę w piecach indukcyjnych używanych w procesie nagrzewania podczas obróbki termicznej metali. Ostatnio coraz częściej w domowych kuchniach elektrycznych, gdzie wykazuje wiele zalet w porównaniu z tradycyjnym ogrzewaniem oporowym.

Zjawisko powstawania prądów wirowych znajduje także zastosowanie w hamulcach magnetycznych np. w elektromechanicznych licznikach energii elektrycznej, czy w tłumikach drgań niektórych typów mierników wskazówkowych.

Wykorzystanie zjawiska powstawania prądów wirowych niesie za sobą możliwość przeprowadzania m.in.

• pomiaru przewodności właściwej celem określenia
  • rodzaju materiału
  • grubości materiału
  • grubości powłok metalicznych jak i niemetalicznych np. powłok lakierniczych
  • warunków obróbki cieplnej jak i uszkodzeń na skutek obróbki cieplnej
  • głębokości zahartowania powierzchni, twardości powierzchni
• diagnostyki maszyn do pomiarów drgań - giętych i wzdłużnych, np. wałów
• defektoskopii wiroprądowej tj. pomiaru struktury metali pod kątem rys, zawalcowań, pęknięć, pustek i wtrąceń np. rur, wałów. Są to badania z grupy nieniszczących, umożliwiające sprawdzenie ciągłości elementu, wykrycie ubytków korozyjnych w profilach zamkniętych, itp. Badanie prowadzone jest za pomocą półautomatycznych lub w pełni zautomatyzowanych systemów i na podstawie np. skali kolorystycznej określa się cechy materiału takiej jak grubość, ewentualne ubytki i uszkodzenia materiału

Zalety systemów defektoskopowych opartych na zjawisku powstawania prądów wirowych

• nieskomplikowane przygotowanie materiału do badania
• wysoka czułość w określaniu nieciągłości materiału, pęknięć i innych defektów
• wyniki pomiarów dostępne natychmiastowo
• nieskomplikowane urządzenia pomiarowe, często dostępne jako urządzenia przenośne
• metoda pomiarowa nie wymaga kontaktu elementu badanego z sondą pomiarową (bezstykowość)
• brak ograniczeń wynikających ze skomplikowania kształtów elementów badanych

Wady

• możliwość sprawdzania tylko materiałów metalicznych ze względu na konduktywność
• ograniczona głębokość weryfikacji materiału
• rozwarstwienia materiału, pęknięcia itp. leżące równolegle do przebiegu uzwojenia sondy i kierunku badania są niewykrywalne
• powierzchnia badana musi być dostępna dla sondy (wymagana jest określona odległość sondy od powierzchni)
• wymagane jest doświadczenie w interpretacji wyników badania
• sposób wykończenia powierzchni ma wpływ na wyniki (chropowatość itp.)
• konieczność kalibracji urządzenia w oparciu o próbkę wzorcową

Zobacz też

• defektoskopia ultradźwiękowa
• defektoskopia rentgenowska
• defektoskopia elektryczna
• blacha elektrotechniczna