Co to jest prąd wirowy?
Prąd wirowy to wir oporu generowany, gdy krzyżują się dwa pola elektromagnetyczne. Krąży w kierunku przeciwnym do pierwotnego prądu. Rezystancja wynikająca z zderzenia dwóch pól skutecznie przekształca część obecnej energii elektrycznej w ciepło, niepożądany produkt uboczny, gdy celem jest proste przenoszenie energii elektrycznej, jak w transformatorze. Inne zastosowania wykorzystują jednak przeciwny magnetyzm prądów wirowych, aby osiągnąć inne wyniki, w tym identyfikację metali, testowanie właściwości materiałów i zespołów technicznych oraz hamowanie wagonów kolejowych.
W zastosowaniach elektromagnetycznych, takich jak transformatory, w których celem jest 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 siły przeciwnej do materiału przewodzącego jest rozdrobnione i nie ma szansy na wytworzenie przeciwprądowego prądu wirowego.
Czasami chodzi o wytwarzanie ciepła za pomocą prądów wirowych, szczególnie w piecach przemysłowych używanych do topienia metali. Indukcyjne płyty kuchenne oparte są na tej samej zasadzie, zgodnie z którą pole elektromagnetyczne palnika reaguje z polem magnetycznym specjalnych żelaznych naczyń kuchennych. Ciepło występuje tylko tam, gdzie dwie powierzchnie się spotykają, więc reszta płyty nie nagrzewa się.
Dwa nisko-technologiczne zastosowania prądów wirowych znajdują się w automatach i recyklingu. W automacie stacjonarnym magnes 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 przypadku hamulca wiroprądowego rezystancja magnetyczna jest wystarczająco duża, aby zatrzymać wagon kolejowy. W układzie porównywalnym do tarcia przyłożona siła magnetyczna opiera się ruchowi stalowych kół. Gdy koła zwalniają, opór maleje, umożliwiając stopniowe spowolnienie i płynne zatrzymanie. Mechanizmy odcinające do elektronarzędzi, takich jak piły tarczowe, działają w podobny sposób.
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 nieregularności w przepływie prądu. Na przykład nieciągłość w oddziaływaniu dwóch pól magnetycznych może wskazywać na obecność pęknięcia. Tego rodzaju testy są wystarczająco czułe, aby sprawdzić zmiany grubości materiału, korozję lub inne niepożądane, ukryte warunki.
Jednym z godnych uwagi użytkowników kontroli prądów wirowych jest Narodowa Administracja Lotnicza i Kosmiczna Stanów Zjednoczonych (NASA). Agencja często musi rozwiązywać problemy z materiałami i systemami, które już są na miejscu, dlatego kluczowe znaczenie ma nieniszczący aspekt sondy wiroprądowej. Wiosną 2009 r. NASA odkryła wadę zaworu sterującego przepływem, która jest krytyczną częścią regulującą przepływ paliwa podczas startu promu kosmicznego i innych rakiet. Testy prądów wirowych umożliwiły agencji monitorowanie stanu zaworów, a ostatecznie ustalono, że wszystkie powinny zostać wymienione.