Sensor de corriente de Foucault y sus tres (3+) aplicaciones importantes

Sensor de corriente parásita

Los sensores de corrientes inducidas detectan la distancia o los defectos de los objetos metálicos sin contacto, de forma dinámica y precisa.

Suelen emplearse para medir sustancias ferromagnéticas y no ferromagnéticas. Son aceptables para aplicaciones en entornos industriales severos debido a su tolerancia excepcional, como aceite, polvo, humedad e interferencia de campo. Se ofrecen versiones flexibles y en miniatura, también se pueden utilizar para medir a una distancia donde el lugar es limitado.

¿Cuál es el principio de las corrientes parásitas?

Corriente de Foucault Son las corrientes eléctricas inducidas en los metales al cambiar el campo magnético. 

La corriente de Foucault fluye en una trayectoria circular cerrada dentro del conductor, en el plano vertical al campo magnético.

Corrientes de Foucault usando electroimanes
Corrientes de Foucault usando electroimanes
Grupo Rosen, Diagrama de principio PECCC BY-SA 3.0 EE. UU.

¿Son las corrientes parásitas CA o CC?

La corriente siempre se dirige en un sentido en el caso de CC, mientras que alterna en el caso de CA. En DC, no hay oscilación alguna. Aunque en las corrientes de Foucault, sin embargo, no tienen una dirección fija, están circulando en la naturaleza. El concepto de CA y CC no se aplica a estas corrientes, ya que no existe una dirección específica en la que fluyen estas corrientes.

Las corrientes no regresan a la fuente, ya que son inducidas electromagnéticamente. Por tanto, el camino entre la bobina fuente en general y la carga, que es la superficie conductora, en este caso, es incompleto. Las corrientes no regresan a la fuente. La superficie conductora, donde realmente se ha producido el remolino, disipa su energía en forma de calor. Y dado que el circuito está técnicamente abierto, no puede llamarse CA o CC.

¿Cuál es la diferencia entre la corriente inducida y la corriente inducida? | ¿Toda la corriente inducida es corriente de Foucault?

Una corriente de Foucault es una corriente inducida, pero en metal o materiales en los que no desea una corriente inducida, como el núcleo del transformador o el marco de montaje.

¿Cómo se crea la corriente parásita en un conductor?

Cuando un conductor se coloca en un flujo magnético variable en el tiempo, el cambio de flujo debido a la variación de los campos magnéticos induce pequeños bucles en el conductor, y la corriente fluye a través de estos bucles según la ley de Faraday. Estas corrientes se conocen como corrientes parásitas.

Dirección de las corrientes de Foucault
Dirección de las corrientes de Foucault
QniemiecCorrientes de Foucault esCC BY-SA 3.0

¿Cómo funciona un sensor de corrientes inducidas?

Principio de funcionamiento del sensor de corrientes inducidas

Los sensores de corrientes inducidas utilizan el principio de formación de corrientes inducidas para determinar el desplazamiento. Se forma cuando un campo magnético cambiante se cruza con un conductor. El movimiento relativo provoca una corriente circulante de electrones, o electrones, en el conductor. Estos remolinos circulantes de electroimanes con campos magnéticos que se oponen al impacto de los campos magnéticos aplicados. Cuanto más potente sea el campo magnético, o mayor sea la conductividad del conductor, o incluso mayor sea la velocidad comparativa de movimiento, las corrientes inducidas y mayor será el área opuesta. Las sondas de corrientes de Foucault percepciones de esta creación de áreas secundarias para descubrir el espacio entre la sonda y la sustancia objetivo.

¿Cuáles son las aplicaciones de las corrientes parásitas?

Aplicaciones industriales de las corrientes de Foucault

Hay varias aplicaciones industriales en las que se explotan las corrientes parásitas, sin ellas no funcionarán correctamente. Algunos ejemplos son el freno magnético, las aplicaciones basadas en amortiguación electromagnética, el calentador de inducción, el medidor de potencia eléctrica, la levitación electromagnética, la caracterización de metales, las mediciones de vibración y posición, pruebas estructurales, etc. Algunos de ellos se han explicado en detalle de la siguiente manera:

  • Levitación magnética y efectos repulsivos: Aquí, la fuerza de repulsión basada en corrientes parásitas se utiliza en diversas aplicaciones. Este es el criterio básico que se ha aprovechado durante la aplicación en levitación magnética. Esta fuerza puede levantar objetos pesados ​​contra la gravedad, como trenes, monorraíl, etc., estos sistemas también funcionan con fricción libremente.
  • Horno de inducción: Las corrientes parásitas pueden utilizarse en la fusión de metales y para fines de soldadura, rediseño o para la fabricación de aleaciones. En un calentador basado en serpentín, se permite que una CA de alta frecuencia pase a través de un serpentín que rodea el metal respectivo a fundir.
  • Frenado magnético en trenes: Normalmente, los trenes se mueven a velocidades excesivas, de ahora en adelante, el sistema de frenado de los trenes debe ser eficaz con una transición suave a sacudidas de forma libre. El efecto de las corrientes de Foucault se ha introducido mediante un potente electroimán, situado directamente sobre los rieles, que activa las corrientes de Foucault en los rieles en dirección opuesta a la rotación de la rueda del tren. No tiene fricción, por lo que no tiene conexión mecánica; de ahora en adelante, este freno opera en una transición suave sin efecto de sacudidas, pero solo es aplicable al tren accionado eléctricamente.
  • Aplicación basada en amortiguación electromagnética: Pocos calibres o instrumentos, es decir, un galvanómetro, utilizan el efecto de las corrientes parásitas. Su núcleo fijo no magnético por material metálico se utiliza para generar oscilaciones de bobina de corriente parásita, que a su vez se opone al movimiento de la bobina y la lleva a descansar por fuerzas opuestas.
  • En variador de velocidad ajustable:  Un variador de velocidad acoplado por corrientes parásitas puede alcanzar una velocidad variable según se requiera para diferentes aplicaciones industriales.

** Aunque las corrientes parásitas no son deseables en algunas aplicaciones, pueden crear interferencias magnéticas no deseadas en la señal deseada. Donde aplicamos imanes de campo alto, el análisis del campo de error creado por remolino, debe calcularse y cuidarse para una mayor precisión.

Aplicaciones del sensor de corrientes inducidas

Sensores de corrientes de Foucault ampliamente empleados en la industria debido a su estabilidad y aplicabilidad en condiciones extremas. Tal como

  • Los sensores de corrientes inducidas miden la vibración en plantas de galvanizado de acero
  • Para medir el espesor de la placa de metal de chapa, tubería o tubos huecos también se utilizó un sensor de corriente parásita
  • El movimiento de la posición del cilindro en un motor de combustión interna también tiene un sensor de corriente parásita
  • Para medir el movimiento de los cilindros hidráulicos, el sensor de corrientes parásitas también puede ser útil.
  • Empleado en aviones como el interruptor de bloqueo de puertas y la solapa del tren de aterrizaje, etc.
Esquema del sensor de corrientes de Foucault
Esquema del sensor de corrientes de Foucault
MatthiasDDEsquema Ferraris-SensorCC BY-SA 3.0

Sensor de desplazamiento tipo corriente de Foucault

Sensor de corriente de Foucault
Sensor de corriente de Foucault

Principio de detección

Los campos magnéticos de alta frecuencia se utilizan en el método de corrientes parásitas. Esta frecuencia alta. El campo magnético se crea al hacer fluir corrientes de alta frecuencia dentro de la bobina colocada dentro de los sensores de corriente parásita llamados sondas o cabeza del sensor a veces. Supongamos que se introduce un objetivo (metal) en este campo magnético. En ese caso, la inducción electromagnética hace que el flujo magnético pase sobre la superficie de esa cosa. La corriente de Foucault fluye perpendicularmente. Esto hace que cambie la impedancia del sensor de corrientes parásitas. Por tanto, la distancia podría medirse mediante este proceso.

Los detectores de desplazamiento del tipo de corrientes parásitas producen un campo magnético flexible empleando un presente de alta frecuencia en el cabezal del detector. Cuando hay un elemento de medición (metal) dentro de este campo magnético, se genera un exceso de corriente alrededor del flujo magnético, que pasa a través de la superficie del objeto debido al resultado de la inducción electromagnética. Esto afecta la impedancia de la bobina dentro del cabezal del detector.

Dado que el espacio entre el elemento de medición (aleación) y la punta del sensor se hace más pequeño, se genera una corriente más considerable y aumenta la pérdida de energía en la punta del sensor de corrientes parásitas. Debido a esto, una vez que se crea el espacio más cercano, la oscilación se vuelve más pequeña. Una vez que el espacio es mayor, la oscilación aumenta. Los detectores rectifican las variantes en la oscilación, lo que provoca una alteración de la tensión continua. Pero la linealidad se fija mediante la linealización y se puede encontrar un resultado que es proporcional al espacio.

La interferencia mutua impacta a veces en esa medición.

Montaje cara a cara

Sensor de corrientes de Foucault: Montaje cara a cara

Montaje en paralelo

Montaje en paralelo

Hay varios métodos para intervenir en el medio; algunos de ellos son los siguientes:

  • Los sensores de corrientes de Foucault deben instalarse con un espaciado, de modo que no se provoquen interferencias.
  • Necesita ser instalado, junto con un tipo de frecuencia diferente.
  • Debe instalarse teniendo en cuenta la función de prevención de interferencias.

Para saber más sobre la corriente de Eddy, haga clic en Freno de corrientes de Foucault y Prueba de corrientes de Foucault.

Sobre el Dr. Subrata Jana

Soy Subrata, Ph.D. en Ingeniería, más específicamente interesado en los dominios relacionados con la ciencia nuclear y energética. Tengo experiencia en múltiples dominios, desde ingeniero de servicio para accionamientos electrónicos y microcontroladores hasta trabajos especializados de I + D. He trabajado en varios proyectos, incluida la fisión nuclear, la fusión con energía solar fotovoltaica, el diseño de calentadores y otros proyectos. Tengo un gran interés en el dominio de la ciencia, la energía, la electrónica y la instrumentación, y la automatización industrial, principalmente debido a la amplia gama de problemas estimulantes heredados de este campo, y cada día cambia con la demanda industrial. Nuestro objetivo aquí es ejemplificar estas materias científicas complejas y no convencionales de una manera fácil y comprensible al punto.
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