Fuko Akımları
Bugünkü yazımızda fuko (foucault) akımları diye bilenen aynı zamanda eddy akımı ya da girdap akımı şeklinde de tanınan kavramdan bir deney üzerinden giderek bahsedeceğiz. Şekil-1’de sarkaç şeklinde alüminyum bir levha kuvvetli bir elektromıknatısın kutupları arasında sallanmaktadır. Elektromıknatıs bobinlerinden elektrik akımı geçirildiğinde alüminyum sarkacın birden bire durduğu izlenecektir.
Elektromıknatıs çalışırken sallanan alüminyum sarkaç elektromıknatısın manyetik alanı içine girdiğinde, üzerinde bir gerilim endüklenir. Alüminyum levha sanki kısa devre edilmiş bir iletken tel gibi düşünülürse, endüksiyon gerilimi nedeniyle oluşan çok kuvvetli akım bu iletken içinde dolaşır. Ancak gerçekte bu bir levha olduğu için akımın yönü saptanamayacaktır.
Bu tür akımlar Fuko(Foucault) akımı olarak tanınır. Eddy akımı ya da girdap akımı diye de bilinmektedir. Fuko akımının yönü hareketi frenleyecek şekilde ortaya çıkar.
Manyetik bir alan içinde hareket eden bir metalin üzerinde, o hareketi frenleyen Fuko akımları oluşur.
Fuko akımları üzerinden geçtikleri metali ısıtırlar ve Fuko kayıpları diye anılan kayıp güçler oluştururlar.
Şekil-1’de anılan deney bu kez tarak şeklinde oyulmuş bir alüminyum levha ile tekrarlandığında frenleme etkisinin büyük ölçüde ortadan kalktığı izlenir.
Oyulmuş alüminyum levhada fuko akımlarının yolu bir kaç yerden kesildiği için büyük ölçüde fuko akımı oluşmaz. Ancak her bir dilimde zayıf fuko akımları ortaya çıkabilir.
Fuko akımlarıyla frenleme etkisinden, örneğin: elektrik sayaçlarında sayaç diskinin frenlemesinde, ölçü aletlerinde ibre sapışının amortismanında, motorların güç ölçümünde ve taşıt araçlarının fren sisteminde yararlanılmaktadır.
Som demir göbekli bobinlerin üzerinden alternatif akım geçirildiğinde, göbeğin bir süre sonra çok kızdığı saptanacaktır. Bobinden geçen alternatif akım seri-değişken bir manyetik alan oluşturur. Bunun sonucu demir göbek üzerinde endüklenen gerilim şiddetli fuko akımları ortaya çıkararak demiri ısıtır.
Değişken bir manyetik alan içine giren metal üzerinde fuko akımları (eddy akımları, girdap akımları) oluşur.
Laminasyon
Som demir göbek yerine demir tabakalı(laminasyon) bir göbek kullanıldığında ısınmanın çok az olduğu izlenir.
Alternatif akımda çalışan bobinlerin demir göbekleri kuvvetli fuko akımlarını önlemek amacıyla 0,35 mm ya da 0,5 mm kalınlığında tabakaların üst üste konulmasıyla yapılır. Her bir demir tabaka birbirinden izole edilir. Böylece fuko akımlarının yolu kesilmiş olur. Tabakaların montajında kullanılan vida ya da perçinlerin tabakaları kısa devre etmemesi için izole kılıf içinde kullanılmaları gerekir. Bu tür tabakalar uygulamada elektrosac olarak tanınır ve trafolarda, şok bobinlerinde, kontaktörlerde ve elektrik makinalarında kullanılır.
Fuko akımlarının dışında histerisis kayıpları da göbekleri ısıtır. Ancak yüksek frekanslarda histerisis kayıpları Fuko akımlarına görre ihmal edilebilir. Histerisis kayıpları frekans ile birlikte artarken, Fuko kayıpları frekansın karesiyle yükselir. Radyo, Tv gibi yüksek frekanslı akımların söz konusu olduğu aygıtlarda bobin göbeklerinin çok ince tabakalara ayrılması Fuko akımlarının azaltılmasına etkili olmamaktadır.
Ferrit
Bu gibi durumlarda Ferrit diye anılan “toz göbekler” kullanılır. Ferrit göbeklerde: demir çok ince toz haline getirilmiş ve birleştirici bir izole macun kullanılarak preslenmiştir. Ancak manyetik alan çizgileri her bir demir parçacığı arasında parçalanmaktadır. Bu nedenle ferrit göbeklerde çok küçük Fuko kayıplarına karşın oldukça büyük ölçüde permeabilite(manyetik geçirgenlik) azalması vardır. Bundan dolayı ferrit göbekler kuvvetli akım tekniğinde nadiren kullanılır. Ferrit göbekler elektrik akımına karşı yalıtkandırlar. Bunlarda hiçbir halde Fuko akımı oluşamaz. Yüksek frekanslı bir alternatif akımın üzerinden geçtiği bir bobinin yakınında madeni bir levha bulunuyorsa, değişken manyetik alan bu levhanın üzerinde Fuko akımları oluşturur. Bu akımlar bobinin manyetik alanını zayıflatacak şekilde karşı koyarlar (Lenz kanunu). Eğer bu bobin bir alüminyum veya bakır bir kapakla kapatılırsa, bobinin değişken manyetik alanı dışarı sızamaz. Çünkü kapakta oluşan Fuko akımları perdesi tarafından engellenir. Bu nedenle metal kapaklar yüksek frekanslı değişken alanlara karşı ekran veya blendaj olarak kullanılırlar. Bu tür blendajlardan, elektrikli ölçü aletlerinde ve radyoların band bobinlerinde yararlanılmaktadır.
