भंवर धारा गतिरोधक

भंवर धारा ब्रेक, जिसे इंडक्शन ब्रेक, इलेक्ट्रिक ब्रेक या इलेक्ट्रिक रिटार्डर के रूप में भी जाना जाता है, एक उपकरण है जिसका उपयोग एड़ी धाराओं को उत्पन्न करके गतिमान वस्तु को धीमा करने या रोकने के लिए किया जाता है और इस प्रकार इसकी  गतिज ऊर्जा  को ऊष्मा के रूप में नष्ट कर देता है।  घर्षण ब्रेक  के विपरीत, जहां गतिमान वस्तु को रोकने वाला ड्रैग बल एक साथ दबाए गए दो सतहों के बीच घर्षण द्वारा प्रदान किया जाता है, एड़ी करंट ब्रेक में ड्रैग फोर्स एक  चुंबक  और पास की  विद्युत  चालन वस्तु के बीच एक विद्युत चुम्बकीय बल होता है, जो सापेक्ष गति में होता है। विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से कंडक्टर में एड़ी धाराएं प्रेरित होती हैं।

फैराडे के प्रेरण के कानून द्वारा वर्णित एक स्थिर चुंबक के पीछे चलने वाली एक प्रवाहकीय सतह चुंबकीय क्षेत्र  द्वारा प्रेरित एडी धाराओं नामक परिपत्र विद्युत धाराओं को विकसित करती है। लेन्ज़ के नियम के अनुसार, परिसंचारी धाराएँ अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करती हैं जो चुंबक के क्षेत्र का विरोध करता है। इस प्रकार गतिमान कंडक्टर चुंबक से एक ड्रैग फोर्स का अनुभव करता है जो इसकी गति का विरोध करता है, इसके वेग के समानुपाती होता है। गतिमान वस्तु की गतिज ऊर्जा कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध के माध्यम से प्रवाहित धारा द्वारा उत्पन्न जूल ताप के रूप में नष्ट हो जाती है।

एक एड़ी वर्तमान ब्रेक में चुंबकीय क्षेत्र एक स्थायी चुंबक  या एक विद्युत चुंबक द्वारा बनाया जा सकता है। इलेक्ट्रोमैग्नेट सिस्टम के साथ,  इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन  में  विद्युत प्रवाह  को बदलकर ब्रेकिंग बल को चालू और बंद (या विविध) किया जा सकता है। एक अन्य लाभ यह है कि चूंकि ब्रेक घर्षण द्वारा काम नहीं करता है, पहनने के लिए कोई  ब्रेक शु  सतह नहीं होती है, जिससे घर्षण ब्रेक के साथ प्रतिस्थापन समाप्त हो जाता है। एक नुकसान यह है कि चूंकि ब्रेकिंग बल ब्रेक के सापेक्ष वेग के समानुपाती होता है, गतिमान वस्तु के स्थिर होने पर ब्रेक में कोई धारण बल नहीं होता है, जैसा कि घर्षण ब्रेक में स्थिर घर्षण द्वारा प्रदान किया जाता है, इसलिए वाहनों में यह अवश्य होना चाहिए। एक घर्षण ब्रेक द्वारा पूरक हो।

हाई-स्पीड ट्रेनों और रोलर कॉस्टर  को धीमा करने के लिए एड़ी करंट ब्रेक का उपयोग किया जाता है,  अर्ध-ट्रेलर ट्रक ों में घर्षण ब्रेक के पूरक के रूप में ब्रेक पहनने और ओवरहीटिंग को रोकने में मदद करने के लिए, बिजली बंद होने पर और बिजली के मीटर में जल्दी से संचालित उपकरणों को रोकने के लिए # विद्युत उपयोगिताओं द्वारा उपयोग किया जाने वाला इलेक्ट्रोमैकेनिकल।

तंत्र और सिद्धांत
एक एड़ी वर्तमान ब्रेक में धातु का एक प्रवाहकीय टुकड़ा होता है, या तो एक सीधी पट्टी या एक डिस्क होती है, जो चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र, या तो एक स्थायी चुंबक या एक विद्युत चुंबक के माध्यम से चलती है। जब यह स्थिर चुम्बक से आगे बढ़ता है, चुम्बक धातु पर एक कर्षण बल लगाता है जो चुंबकीय क्षेत्र द्वारा धातु में प्रेरित गोलाकार विद्युत धाराओं जिसे भंवर धारा कहा जाता है, के कारण इसकी गति का विरोध करता है। ध्यान दें कि प्रवाहकीय शीट लौह या स्टील जैसे लौह-चुंबकीय  धातु से नहीं बनी है; आमतौर पर तांबे या एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है, जो चुंबक से आकर्षित नहीं होते हैं। चुंबक के लिए फेरोमैग्नेटिक धातु के साधारण आकर्षण से ब्रेक काम नहीं करता है।

आरेख को दाईं ओर देखें। यह एक धातु की चादर (C) को एक चुंबक के नीचे दाहिनी ओर बढ़ते हुए दिखाता है। चुंबक के उत्तरी ध्रुव N का चुंबकीय क्षेत्र ( B, हरा तीर ) शीट से नीचे की ओर गुजरता है। चूँकि धातु गतिमान है, शीट के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह  बदल रहा है। चुंबक के अग्रणी किनारे के नीचे शीट के हिस्से में (बाईं ओर) शीट के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र बढ़ रहा है क्योंकि यह चुंबक के करीब आता है। फैराडे के प्रेरण के नियम से, यह क्षेत्र शीट में विद्युत धारा ( I, red ) के वामावर्त प्रवाह को प्रेरित करता है। यह भंवर धारा है। इसके विपरीत, चुंबक (दाईं ओर) के अनुगामी किनारे पर शीट के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र घट रहा है, जिससे शीट में दक्षिणावर्त एड़ी का प्रवाह होता है।

क्रिया को समझने का एक अन्य तरीका यह देखना है कि धातु शीट में मुक्त आवेश वाहक ( इलेक्ट्रॉन ) दाईं ओर जा रहे हैं, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र लोरेंत्ज़ बल  के कारण उन पर पार्श्व बल लगाता है। चूँकि आवेशों का वेग 'v' दाहिनी ओर है और चुंबकीय क्षेत्र 'B' नीचे की ओर निर्देशित है, दाएँ हाथ के नियम से सकारात्मक आवेशों पर लोरेंत्ज़ बल q'v'×'B' आरेख में पीछे की ओर है (बाईं ओर जब शीट की गति की दिशा में सामना करना पड़ रहा है) यह चुंबक के नीचे पीछे की ओर एक धारा I का कारण बनता है, जो चुंबकीय क्षेत्र के बाहर शीट के हिस्सों के चारों ओर दो धाराओं में घूमता है, दक्षिणावर्त दाईं ओर और वामावर्त बाएँ, चुंबक के सामने फिर से। धातु में गतिशील आवेश वाहक, इलेक्ट्रॉन, वास्तव में एक ऋणात्मक आवेश रखते हैं, इसलिए उनकी गति दिखाई गई पारंपरिक धारा की दिशा के विपरीत होती है।

जैसा कि एम्पीयर के परिपथीय नियम द्वारा वर्णित है, इनमें से प्रत्येक वृत्ताकार धारा एक विपरीत चुंबकीय क्षेत्र ( नीला तीर ) बनाती है, जो लेंज़ के नियम के अनुसार चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का विरोध करता है, जिसके कारण शीट पर खिंचाव बल  जो ब्रेक द्वारा लगाया गया ब्रेकिंग फोर्स है। दाहिने हाथ के नियम द्वारा चुंबक (बाईं ओर) के अग्रणी किनारे पर वामावर्त धारा चुंबक के क्षेत्र का विरोध करते हुए ऊपर की ओर इंगित एक चुंबकीय क्षेत्र बनाती है, जिससे शीट और चुंबक के अग्रणी किनारे के बीच एक प्रतिकारक बल उत्पन्न होता है। इसके विपरीत, अनुगामी किनारे (दाईं ओर) पर, दक्षिणावर्त धारा एक चुंबकीय क्षेत्र को नीचे की ओर इंगित करती है, उसी दिशा में जैसे चुंबक का क्षेत्र, शीट और चुंबक के अनुगामी किनारे के बीच एक आकर्षक बल बनाता है। ये दोनों बल चादर की गति का विरोध करते हैं। इस ड्रैग फोर्स पर काबू पाने वाली गतिज ऊर्जा धातु के विद्युत प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली धाराओं द्वारा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है, इसलिए धातु चुंबक के नीचे गर्म हो जाती है।

एडी करंट ब्रेक का ब्रेकिंग बल वेग V के समानुपाती होता है, इसलिए यह एक तरल में चिपचिपा घर्षण  के समान कार्य करता है। वेग कम होने पर ब्रेकिंग बल कम हो जाता है। जब प्रवाहकीय शीट स्थिर होती है, तो इसके प्रत्येक भाग के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र स्थिर होता है, समय के साथ नहीं बदलता है, इसलिए कोई एड़ी धाराएं प्रेरित नहीं होती हैं, और चुंबक और कंडक्टर के बीच कोई बल नहीं होता है। इस प्रकार एक एड़ी वर्तमान ब्रेक में कोई धारण बल नहीं होता है।

एडी करंट ब्रेक दो में आते हैंज्यामिति: भौतिक कार्य सिद्धांत दोनों के लिए समान है।
 * एक रैखिक एड़ी वर्तमान ब्रेक में, प्रवाहकीय टुकड़ा एक सीधी रेल या ट्रैक है जो चुंबक के साथ चलता है।
 * एक गोलाकार, डिस्क या रोटरी एडी करंट ब्रेक में, कंडक्टर एक फ्लैट डिस्क रोटर होता है जो चुंबक के ध्रुवों के बीच घूमता है।

डिस्क एड़ी वर्तमान ब्रेक
डिस्क इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ब्रेक का उपयोग ट्रेनों जैसे वाहनों और विद्युत उपकरण जैसे गोलाकार आरी में किया जाता है, ताकि बिजली बंद होने पर ब्लेड को जल्दी से रोका जा सके। एक डिस्क एडी करंट ब्रेक में एक प्रवाहकीय गैर-फेरोमैग्नेटिक मेटल डिस्क ( रोटर (बिजली) ) होता है जो वाहन के पहिए के एक्सल से जुड़ा होता है, डिस्क के प्रत्येक तरफ इसके ध्रुवों के साथ स्थित एक इलेक्ट्रोमैग्नेट होता है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र से होकर गुजरता है। डिस्क। इलेक्ट्रोमैग्नेट ब्रेकिंग बल को विविध होने की अनुमति देता है। जब इलेक्ट्रोमैग्नेट की वाइंडिंग से कोई करंट नहीं गुजरता है, तो कोई ब्रेकिंग फोर्स नहीं होती है। जब चालक ब्रेक पैडल पर कदम रखता है, तो विद्युत चुम्बकीय वाइंडिंग्स के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, जिससे एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है। वाइंडिंग में जितना अधिक करंट होता है, एड़ी की धारा उतनी ही अधिक होती है और ब्रेकिंग बल उतना ही मजबूत होता है। पावर टूल ब्रेक स्थायी मैग्नेट का उपयोग करते हैं, जो बिजली बंद होने पर एक लिंकेज द्वारा डिस्क से सटे हुए होते हैं। डिस्क के प्रतिरोध से गुजरने वाली एड़ी धाराओं द्वारा वाहन की गति की गतिज ऊर्जा को जूल हीटिंग में नष्ट कर दिया जाता है, इसलिए पारंपरिक घर्षण डिस्क ब्रेक की तरह, डिस्क गर्म हो जाती है। नीचे दिए गए रैखिक ब्रेक के विपरीत, डिस्क की धातु चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से बार-बार गुजरती है, इसलिए डिस्क एड़ी के वर्तमान ब्रेक रैखिक एड़ी के वर्तमान ब्रेक की तुलना में अधिक गर्म होते हैं।

जापानी शिंकान्सेन ट्रेनों ने 100 सीरीज शिंकानसेन  के बाद से ट्रेलर कारों पर सर्कुलर एडी वर्तमान ब्रेक सिस्टम लगाया था। N700 सीरीज  शिंकनसेन  ने  पुनर्योजी ब्रेक  के पक्ष में एडी करंट ब्रेक को छोड़ दिया, क्योंकि ट्रेनसेट में 16 में से 14 कारों में  बिजली पैदा करने वाला  का इस्तेमाल किया गया था। पुनर्योजी ब्रेक में, पहिया को चलाने वाली मोटर का उपयोग विद्युत प्रवाह उत्पन्न करने के लिए विद्युत जनरेटर के रूप में किया जाता है, जिसका उपयोग बैटरी को चार्ज करने के लिए किया जा सकता है, जिससे ऊर्जा का पुन: उपयोग किया जा सकता है।

डायनेमोमीटर एड़ी वर्तमान अवशोषक
अधिकांश चेसिस शक्ति नापने का यंत्र  और कई इंजन डायनोस इंजन पर विद्युत रूप से समायोज्य भार प्रदान करने के साधन के रूप में एड़ी-वर्तमान ब्रेक का उपयोग करते हैं। उन्हें अक्सर ऐसे अनुप्रयोगों में अवशोषक के रूप में संदर्भित किया जाता है।

सस्ते एयर-कूल्ड संस्करण आमतौर पर चेसिस डायनेमोमीटर पर उपयोग किए जाते हैं, जहां उनके स्वाभाविक रूप से उच्च-जड़ता वाले स्टील रोटर एक दायित्व के बजाय एक संपत्ति होते हैं। इसके विपरीत, प्रदर्शन इंजन डायनेमोमीटर कम-जड़ता, उच्च RPM, तरल-ठंडा विन्यास का उपयोग करते हैं। महंगे एसी-मोटर आधारित डायनेमोमीटर की तुलना में ऐसे अनुप्रयोगों में एड़ी-वर्तमान अवशोषक के डाउनसाइड्स, स्टॉल-स्पीड (शून्य आरपीएम) लोडिंग या इंजन को मोटर प्रदान करने में असमर्थता है - शुरू करने या मोटरिंग (डाउनहिल सिमुलेशन) के लिए।

चूंकि वे वास्तव में ऊर्जा को अवशोषित नहीं करते हैं, परीक्षण सेल क्षेत्र से उनकी विकिरणित गर्मी को स्थानांतरित करने के प्रावधान प्रदान किए जाने चाहिए। या तो एक उच्च-मात्रा वाला वायु-संचार या जल-से-वायु ताप विनिमायक अतिरिक्त लागत और जटिलता जोड़ता है। इसके विपरीत, हाई-एंड एसी-मोटर डायनेमोमीटर साफ-साफ इंजन की शक्ति को ग्रिड में लौटाते हैं।

रैखिक एड़ी वर्तमान ब्रेक
कुछ रेल वाहनों, जैसे ट्रेनों में रैखिक एड़ी के वर्तमान ब्रेक का उपयोग किया जाता है। सवारी के अंत में कारों को आसानी से रोकने के लिए रोलर कोस्टर पर उनका उपयोग किया जाता है।

रैखिक एड़ी वर्तमान ब्रेक में रेल के साथ स्थित विद्युत कॉइल के साथ एक चुंबकीय योक होता है, जिसे दक्षिण और उत्तर चुंबकीय ध्रुवों के रूप में बारी-बारी से चुंबकित किया जाता है। यह चुंबक रेल को नहीं छूता है, लेकिन लगभग 7 मिमी की रेल से लगातार छोटी दूरी पर रखा जाता है (एडी करंट ब्रेक को किसी अन्य उपकरण, चुंबकीय ब्रेक के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो ब्रेक के घर्षण से अपने ब्रेकिंग बल को बढ़ाता है) रेल के साथ जूता)। (मैकेनिकल ब्रेक के विपरीत, जो घर्षण और गतिज ऊर्जा पर आधारित होते हैं, एड़ी करंट ब्रेक वस्तुओं को हिलने से रोकने के लिए इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म पर भरोसा करते हैं।) यह एड़ी के बंद लूप को प्रेरित करके डिस्क एडी करंट ब्रेक के समान काम करता है। प्रवाहकीय रेल में करंट, जो विपरीत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो ट्रेन की गति का विरोध करता है।

गतिमान वाहन की गतिज ऊर्जा रेल के विद्युत प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाली एड़ी धारा द्वारा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है, जिससे रेल का ताप बढ़ जाता है। लीनियर ब्रेक का एक फायदा यह है कि चूंकि रेल का प्रत्येक खंड ब्रेक के चुंबकीय क्षेत्र से केवल एक बार गुजरता है, डिस्क ब्रेक के विपरीत जिसमें डिस्क का प्रत्येक खंड ब्रेक के माध्यम से बार-बार गुजरता है, रेल को ऐसा नहीं मिलता है डिस्क के रूप में गर्म, इसलिए रैखिक ब्रेक अधिक ऊर्जा को नष्ट कर सकता है और डिस्क ब्रेक की तुलना में उच्च शक्ति रेटिंग प्राप्त कर सकता है।

एडी करंट ब्रेक का रेल के साथ कोई यांत्रिक संपर्क नहीं होता है, इस प्रकार कोई घिसाव नहीं होता है, और न तो शोर करता है और न ही गंध। एड़ी करंट ब्रेक कम गति पर अनुपयोगी है, लेकिन आपातकालीन ब्रेकिंग और सर्विस ब्रेकिंग के लिए उच्च गति पर इसका उपयोग किया जा सकता है।

ट्रांस-यूरोपियन हाई-स्पीड रेल के लिए यूरोपीय संघ के टीएसआई ( इंटरऑपरेबिलिटी के लिए तकनीकी विनिर्देश ) अनुशंसा करता है कि सभी नव निर्मित हाई-स्पीड लाइनों को एडी वर्तमान ब्रेक संभव बनाना चाहिए।

इस तरह के ब्रेकिंग सिस्टम का उपयोग करने वाली व्यावसायिक परिसंचरण में पहली ट्रेन सीमेंस वेलारो रही है।

आधुनिक रोलर कोस्टर इस प्रकार की ब्रेकिंग का उपयोग करते हैं। बिजली आउटेज से उत्पन्न जोखिम से बचने के लिए, वे विद्युत चुम्बकों के बजाय स्थायी चुम्बकों का उपयोग करते हैं, इस प्रकार बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता नहीं होती है। इस एप्लिकेशन में ब्रेकिंग स्ट्रेंथ को इलेक्ट्रोमैग्नेट्स की तरह आसानी से एडजस्ट करने की संभावना नहीं है।

लैब प्रयोग
भौतिकी शिक्षा में कभी-कभी एड़ी धाराओं और चुंबकीय ब्रेकिंग के पीछे के सिद्धांत को स्पष्ट करने के लिए एक सरल प्रयोग किया जाता है। जब एक मजबूत चुंबक को एक ऊर्ध्वाधर, गैर-लौह, प्रवाहकीय पाइप में गिराया जाता है, तो पाइप में एड़ी की धाराएं प्रेरित होती हैं, और ये चुंबक के नीचे उतरने को धीमा कर देती हैं, इसलिए यह मुक्त रूप से गिरने की तुलना में धीमी गति से गिरती है। जैसा कि लेखकों के एक समूह ने समझाया

"If one views the magnet as an assembly of circulating atomic currents moving through the pipe, [then] Lenz’s law implies that the induced eddies in the pipe wall counter circulate ahead of the moving magnet and co-circulate behind it. But this implies that the moving magnet is repelled in front and attracted in rear, hence acted upon by a retarding force."

विशिष्ट प्रयोगों में, छात्र कार्डबोर्ड ट्यूब की तुलना में तांबे की ट्यूब के माध्यम से चुंबक के गिरने के धीमे समय को मापते हैं, और जब चुंबक गिरता है तो पाइप के चारों ओर तार के लूप में प्रेरित एड़ी करंट की नब्ज का निरीक्षण करने के लिए आस्टसीलस्कप  का उपयोग कर सकते हैं। के माध्यम से।

यह भी देखें

 * गतिशील ब्रेकिंग - या तो डायनेमिक ब्रेकिंग #  पुनर्योजी ब्रेक लगाना  (ट्रेन के भीतर प्रतिरोधक बैंकों में गर्मी के रूप में ट्रेन की ऊर्जा को नष्ट करना, या पुनर्योजी ब्रेकिंग जहां ऊर्जा विद्युत आपूर्ति प्रणाली में वापस आ जाती है)
 * विद्युत चुम्बकीय ब्रेक (या इलेक्ट्रो-मैकेनिकल ब्रेक) - रेल पर यांत्रिक रूप से ब्रेक दबाने के लिए चुंबकीय बल का उपयोग करें
 * रैखिक प्रेरण मोटर का उपयोग पुनर्योजी ब्रेक के रूप में किया जा सकता है

संदर्भ


Frein à courants de Foucault Wervelstroomrem