Eddy Akımı Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Elektriksel olarak iletken bir nesne bir manyetik alanda hareket ettiğinde veya zamanla değişen bir manyetik alanla çevrelendiğinde, içinde akımlar indüklenir. İletken uzun bir tel veya bobin ise, indüklenen akımın yönü açıkça belirtilir. Üç boyutlu veya iki boyutlu metal parçalarında akım yönü türbülanslı değişikliklere tabidir. Bu tür halka akımlarına eddy akımı (girdap akımı) denir. Bir yandan örneğin eddy akımı frenlerinde kullanılırlar, ancak diğer yandan transformatörler ve jeneratörler gibi birçok elektrikli makinede enerji kayıplarına (eddy akımı kayıpları) yol açarlar ve burada mümkün olduğunca küçük tutulmaları gerekir.

Eddy Akımının Keşfi

1824’te bilim adamı D.F. Arago deney yapıyordu. Bir eksene bakır bir disk yerleştirdi, üstüne manyetik bir iğne yerleştirdi. Manyetik iğne döndüğünde disk hareket etmeye başladı. Böylece girdap akımları olgusu ilk kez gözlemlendi. Disk, akımların akışı nedeniyle, ok ile etkileşime giren bir manyetik alanın ortaya çıkması nedeniyle dönmeye başladı. Daha sonra Arago fenomeni olarak adlandırıldı.

Birkaç yıl sonra, elektromanyetik indüksiyon yasasını keşfeden M. Faraday, bu fenomeni şu şekilde açıkladı: hareketli bir manyetik alan, diskte (kapalı bir devrede olduğu gibi) bir akım indükler ve ok alanıyla etkileşime girer.

Girdap Akımlarından Kaynaklanan Zararlar

50 Hz’lik bir ağ transformatörünün tasarımını düşündüyseniz, muhtemelen tek parça bir döküm yapı yapmak daha kolay gibi görünse de, çekirdeğinin ince tabakalardan yapıldığını fark etmişsinizdir.

Gerçek şu ki, girdap akımlarıyla bu şekilde savaşıyorlar. Foucault, içinde aktıkları bedenlerin ısınmasını kurdu. Transformatörün çalışması, alternatif manyetik alanların etkileşimi ilkelerine dayandığından, girdap akımları kaçınılmazdır.

Vücuda çok yakın bir şekilde gerçekleştiğinde yoğun ısı yüzünden zararlar verebilir. Bu durumda çekirdek kayıpları meydana gelecektir. Neden tehlikeli? Elektrik sistemlerinde gerçekleşen aşırı ısınma, kablo sargılarının bozulmasına yol açar. Girdap akımları, çekirdeğin manyetik özelliklerine bağlıdır.

Kayıplar Nasıl Azaltılır

Manyetik devredeki enerji kayıpları fayda sağlamaz, bunlarla nasıl başa çıkılır? Değerlerini azaltmak için çekirdek, ince elektrik çeliği plakalarından alınır – bunlar parazit akımlarını azaltmak için bir tür önleyici tedbirlerdir. Bu tür kayıplar, aşağıdakileri hesaplamanın mümkün olduğu bir formülle tanımlanır:

İlginizi Çekebilir: Transistör Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?

Bildiğiniz gibi: iletkenin kesiti ne kadar küçükse, direnci o kadar büyük ve direnci ne kadar büyükse, akım o kadar az olur. Plakalar, ölçek veya bir vernik tabakası ile birbirinden izole edilir. Büyük transformatörlerin çekirdekleri, yalıtılmış bir saç tokası ile birlikte çekilir. Bu, çekirdek kayıplarını azaltır, yani. bunlar Foucault akımlarını azaltmanın ana yollarıdır.

Bu fenomenin sonuçları nelerdir? Akımların meydana gelmesinden itibaren ortaya çıktıkları alan zayıflamaya başlar. Yani girdap akımları elektromıknatısların gücünü azaltır.

Eddy Akımı Kullanım Alanları

Şimdi Foucault akımlarının faydalı uygulama alanları hakkında. Endüksiyonlu çelik üretim fırınlarının icadıyla metalurjiye büyük bir katkı sağlandı. Yüksek frekanslı bir akımın aktığı bir bobinin içine erimiş bir metal kütlesi yerleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Manyetik alanı, tamamen eriyene kadar metalin içinde büyük akımlar indükler.

Youtube’da bir kanalda gördüğümüz örnek bir kullanım videosu;

Metalurjinin yanı sıra elektrovakum cihazlarının üretiminde de kullanılırlar. Sorun, şişeyi kapatmadan önce gazların tamamen çıkarılmasıdır. Foucault akımlarının yardımıyla, lambanın elektrotları yüksek sıcaklıklara ısıtılır, bu şekilde gazı devre dışı bırakır. Günlük yaşamda, bu fenomenin uygulanması sayesinde yemeklerin pişirildiği mutfak indüksiyon ocaklarını bulabilirsiniz. Girdap akımlarının da bazı avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır.

Foucault akımları hem yararlı hem de zararlıdır. Bazı durumlarda, etkileri elektrik dışı sorunlara neden olur. Örneğin, kablo hatlarının yakınına döşenen bir boru hattı, görünürde üçüncü taraf bir neden olmaksızın daha hızlı çürür. Aynı zamanda, indüksiyonlu ısıtma cihazları, özellikle ev içi kullanım için böyle bir cihaz kendiniz monte edilebildiğinden, kendilerini oldukça iyi göstermiştir. Artık Foucault girdap akımlarının ne olduğunu ve üretimde ve günlük yaşamda hangi uygulamaları bulduklarını bildiğinizi umuyoruz.

Kaynak: https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/eddy-current