• 渦流制動

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    渦流制動

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    渦流制動器,也稱為感應制動器、電動制動器或電動緩速器,是一種通過產生渦流并將其動能熱量形式耗散來使運動物體減速或停止的裝置。 與摩擦制動器不同,阻止移動物體的阻力是由兩個壓在一起的表面之間的摩擦力提供的,渦流制動器中的阻力是磁鐵和附近相對運動的導電物體之間的電磁力,由于渦流 通過電磁感應在導體中感應出的電流。

    如法拉第感應定律所述,經過靜止磁鐵的導電表面會產生圓形電流,稱為磁場在其中感應的渦流。 根據楞次定律,循環電流會產生與磁鐵磁場相反的磁場。 因此,移動的導體會受到來自磁鐵的阻力,該阻力與其運動相反,阻力與其速度成正比。 運動物體的動能以流過導體電阻的電流產生的熱量形式耗散。

    在渦流制動器中,磁場可以由永磁體或電磁鐵產生。 使用電磁鐵系統,可以通過改變電磁鐵繞組中的電流來打開和關閉(或改變)制動力。 另一個優點是,由于制動器不靠摩擦工作,因此沒有制動蹄表面磨損,無需像摩擦制動器那樣進行更換。 一個缺點是,由于制動力與制動器的相對速度成正比,當運動物體靜止時,制動器沒有保持力,而摩擦制動器由靜摩擦力提供,因此在車輛中必須由一個補充 摩擦制動器。

    渦流制動器用于使高速火車和過山車減速,作為半掛卡車摩擦制動器的補充,有助于防止制動器磨損和過熱,在電源關閉時快速停止動力工具,以及用于電表 電力公司使用。

    機理與原理

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    渦流制動器由一塊導電金屬(直條或圓盤)組成,它在磁鐵(永磁體或電磁鐵)的磁場中移動。 當它移過靜止的磁鐵時,由于磁場在金屬中感應出稱為渦流的圓形電流,磁鐵會在金屬上施加阻力以阻止其運動。 請注意,導電片不是由鐵或鐵磁性金屬制成的; 通常使用銅或鋁,它們不會被磁鐵吸引。 制動器不會通過鐵磁金屬對磁鐵的簡單吸引而工作。

    見右圖。 它顯示了一塊金屬板 (C) 在磁鐵下方向右移動。 磁鐵北極 N 的磁場(B,綠色箭頭)向下穿過薄片。 由于金屬在移動,因此通過金屬板的磁通量也在變化。 在磁鐵前緣下方的薄片部分(左側),隨著薄片靠近磁鐵,穿過薄片的磁場會增加。 根據法拉第感應定律,該場在薄片中感應出逆時針方向的電流(I,紅色)。 這就是渦流。 相反,在磁鐵的后緣(右側),穿過薄片的磁場正在減弱,從而在薄片中感應出順時針方向的渦流。

    理解該作用的另一種方法是觀察金屬片中的自由載流子電子)向右移動,因此磁場由于洛倫茲力而對它們施加橫向力。

    渦流制動

    由于電荷的速度 v 向右,磁場 B 向下,根據右手定則,正電荷的洛倫茲力 qv×B 向圖中的后方(面對方向時向左) 片的運動)這會導致電流 I 朝向磁鐵下方的后部,它以兩個電流繞過磁場外的片的部分,順時針向右和逆時針向左,到磁鐵的前面 再次。 金屬中的移動電荷載體,即電子,實際上帶有負電荷,因此它們的運動方向與所示的常規電流相反。

    正如安培環路定律所描述的,這些環流中的每一個都會產生一個反磁場(藍色箭頭),根據楞次定律,反磁場與磁場的變化相反,從而在薄片上產生拖曳力,即 制動器施加的制動力。 根據右手定則,在磁鐵的前緣(左側),逆時針方向的電流會產生一個向上的磁場,與磁鐵的磁場相反,從而在薄片和磁鐵的前緣之間產生排斥力。

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    2. 機理與原理

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