Блуждающие токи что это такое – Что такое блуждающие токи 🚩 защита трубопроводов от блуждающих токов 🚩 Естественные науки

Блуждающие токи что это такое

Что такое блуждающие токи и как от них избавиться?

Причины возникновения

Современную жизнь невозможно представить без электрифицированных объектов. Энергопотребление растет с каждым годом, что влечет за собой строительство новых трансформаторных и распределительных подстанций, кабельных и воздушных ЛЭП, внешних контактных сетей для электропоездов и контактных рельсов для метро. Так как земля сама по себе является проводником, а все эти объекты находятся на ее поверхности или под ней, то между ними возникает определенный вид связи.

Для возникновения электрического тока необходима разность потенциалов между двумя точками проводника. То же самое утверждение справедливо и для блуждающих токов, за исключением того, что проводником в этом случае выступает земля. В системе с изолированной нейтралью, разность потенциалов обеспечивается контурами заземления. В случае если нулевой проводник соединен с контуром заземления, его собственное сопротивление, при прохождении заряда по нему, будет причиной падения напряжения. Такой проводник обозначается PEN.

Основание PEN-проводника соединяется с контуром заземления трансформаторной подстанции. На входе к потребителю он соединяется с ЗУ здания. Оба этих ЗУ на противоположных концах кабеля обеспечивают разность потенциалов, которая, в свою очередь, приводит к образованию блуждающего тока между ними.

Сходный процесс наблюдается при повреждении изоляции ЛЭП. Если происходит замыкание на землю, то земля на этом участке становится носителем этого потенциала. Большинство повреждений такого рода устраняется автоматикой. Но это в том случае, если происходит большая утечка. При малых значениях, локализовать и нейтрализовать причину довольно проблематично.

Транспортные средства, работающие на электрической тяге (за исключением автомобилей, которые работают с помощью автономных электродвигателей) являются основной причиной возникновения этого нежелательного явления. Троллейбусы подключаются к электрической сети посредством специальных штанг, которые соединяются с нулевым и фазным проводами и расположены на самом транспортном средстве. Поэтому данный вид транспорта не генерирует большие блуждающие токи.

Питание электропоезда осуществляется несколько по иному принципу. Нулевой проводник подключается к рельсам, а фазный – монтируется над путями. С помощью пантографов, располагающихся на крыше и непосредственно контактирующих с питающим кабелем, осуществляется подача электроэнергии к двигателю.

Питание этих сетей обеспечивают тяговые подстанции, которые располагаются по всему маршруту примерно на одинаковом расстоянии друг от друга. Основной причиной возникновения блуждающих токов в данной системе является искривленность маршрута. Электрический заряд проходит по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, если представится возможность «резать углы», то он будет идти по земле, а не по рельсам.

Воздействие на металлические объекты

В земле находится множество металлических объектов, таких как: различные системы трубопроводов, бронированные кабельные линии, железобетонные фундаменты строений. Так как металл является лучшим проводником по сравнению с землей, то электроток будет проходить по нему, а не по грунту. Место входа называется «катодная зона». Место выхода – «анодная зона».

Отдельно хотелось бы рассмотреть коррозийные процессы в водопроводных трубах. Подземные воды содержат в себе множество растворимых веществ и являются хорошим проводником. Например, в трубопроводе, находящемся в грунте, образуется коррозия в результате процесса электролиза. Это особенно выражено на участке анодной зоны. В катодной зоне поражения конструкций носят менее разрушительный характер.

В результате крайне разрушительного воздействия на все вышеперечисленные объекты, блуждающие токи способны нанести существенный экономический ущерб.

Способы защиты

Самым распространенным способом борьбы с этим явлением является установка катодной защиты. Для этого нужно исключить образование анодной зоны на защищаемой конструкции и оставить лишь катодную. Станция катодной защиты генерирует постоянный ток, подключаясь отрицательным полюсом к металлоконструкции, которую необходимо защитить, а положительным – к так называемым «жертвенным» анодам, которые забирают на себя основную часть разрушительной силы. Также на защищаемый объект наносятся специальные защитные покрытия, которые препятствуют образованию коррозийного слоя.

Схема СКЗ:

Недостатками данной схемы являются:

• так называемая «перезащита» — когда превышается защитный потенциал и защищаемая металлоконструкция подвергается коррозии,
• неправильный расчет защиты, при котором происходит ускоренное коррозийное поражение близ расположенных металлических объектов.

К сожалению, данная проблема затрагивает не только промышленные объекты, но и обычных людей. В полотенцесушителе, как и в системе отопления в целом, циркулирует горячая вода, которая является отличным проводником (если, конечно, она не дистиллированная). Если трубопроводы и примыкающие к ним элементы, которые находятся в жилом помещении, должным образом не заземлены, то они могут быть подвержены появлению на их поверхности нежелательного потенциала и, соответственно, пятен ржавчины. Грамотное заземление поможет предотвратить все эти негативные последствия, поэтому на сегодняшний день такой способ защиты от блуждающих токов в квартире и частном доме является одним из наиболее эффективных.

Методы измерений

При прокладке трубопровода, блуждающие токи вычисляются путем измерения разности потенциалов между двумя точками поверхности земли, перпендикулярных друг другу и находящимся на равно удалении в 100 м. Измерения производятся через каждый километр.

Приборы для измерений должны обладать классом точности не менее 1,5 и собственным сопротивлением от 1 МОм. Разность потенциалов между измерительными электродами не должна превышать 10 мВ. По времени одно измерение должно продолжаться не менее 10 мин, с фиксированием результата каждые 10 с.

Измерения в зоне действия электротранспорта нужно проводить во время наибольшей нагрузки. Если разность показаний потенциалов будет превышать 0,04В, то это является признаком наличия блуждающих токов.

В качестве приборов для измерения можно использовать пару электродов сравнения: медно-сульфатный переносной и соединительный. Помимо этого понадобится цифровой мультиметр для выполнения замеров, а также гибкий изолированный провод, длина которого должна быть не менее 100 метров.

Несмотря на свои небольшие значения, это явление может нанести существенный урон подземным (и не только) коммуникациям. Источники блуждающих токов могут быть самые различные. Поэтому необходимо предпринимать все профилактические мероприятия по устранению этого нежелательного эффекта.

Вот мы и рассмотрели причины возникновения блуждающих токов и защита от них. Теперь вы знаете, что это такое и как избавиться от данного явления даже в домашних условиях!

Источник: samelectrik.ru

Блуждающие токи и защита водопроводных труб от коррозии

Возникновение тока в проводнике обусловлено разностью потенциалов на его концах. Блуждающие токи возникают, когда токопроводящей средой становится земля. Это явление оказывает разрушающее влияние на металлические предметы, находящиеся в земле или имеющие с ней точки соприкосновения.

Причины появления утечки

Появление блуждающих токов происходит из-за плохой изоляции в системах электропроводки, обрывов проводов линий электропередач, недостаточной изоляции рельсов трамвайных путей и железных дорог. Блуждающие токи в водопроводных трубах вызывают электрохимическую коррозию и ускоряют их разрушение. Коррозии подвергаются и проложенные в земле металлоконструкции и кабели.

В многоквартирных домах блуждающие токи появляются из-за утечек в системах электроснабжения. Это ускоряет коррозию труб в несколько раз по сравнению с проектной. Природа блуждающих токов в том, что потенциалы заземлённых конструкций различны. Причинами появления токов утечки могут быть:

• Неправильная эксплуатация электрических сетей, применение водопроводных и отопительных труб вместо нулевого проводника.
• Не соответствующее требованиям безопасности подключение бытовых приборов: стерилизаторов, стиральных машин, посудомоек, при котором система электроснабжения дома оказывается связанной с трубами водоснабжения и отопления.
• Повреждения изоляции проводников в процессе эксплуатации.

Неправильные подключения в 3-проводниковых схемах, где, кроме фазного и нулевого рабочего проводников, имеется ещё нулевой защитный, приводит к растеканию тока по металлоконструкциям. Следует избегать ошибок подключения. Не подключать в одно место нулевой рабочий и нулевой защитный проводники, не использовать защитный вместо рабочего. Кроме коррозии, это может вызвать электротравмы у людей.

Возникновение блуждающих токов может вызываться заменой металлических труб на пластиковые. Сами пластиковые трубы коррозии не подвержены, но металлическая арматура в квартирах, такая как полотенцесушители и смесители может ржаветь. Объясняется это тем, что когда все трубы были металлическими, в подвалах их заземляли специальными контурами.

Пластиковые трубы нарушают целостность заземлённого контура, а вода, которая является проводником, проводит ток по трубам. Внутри труб создаётся довольно высокое напряжение, и это опасно. Бывали случаи поражения в ванной током даже с напряжением всего 4 В. Опасен ток, а не напряжение.

Защита от электрокоррозии

Наиболее распространённый метод защиты от блуждающих токов — это заземление всех электроприборов, газовых и водопроводных труб, имеющихся в доме. Разность потенциалов вызывает появление тока, перетекающего из областей с высоким потенциалом к областям с низким. Заземление выравнивает потенциалы, и возможность утечек исключается.

Под землёй проходит большое количество трубопроводов и кабелей, которые нуждаются в антикоррозионной защите. Для защиты магистральных трубопроводов применяются следующие методы:

• Метод катодной защиты. Он основан на формировании с помощью катодных станций на подземных сооружениях потенциалов, увеличивающих сопротивление блуждающему току.
• Создание диэлектрической изоляции.
• Возможно увеличивать продольное сопротивление трубопроводов, используя врезку изоляционных муфт.
• Замена металлических труб на пластмассовые.

Блуждающие токи на заправках

На заправках появление блуждающих токов наиболее опасно. Там следует предотвратить малейшую возможность возникновения искры. Для защиты используется заземляющий контур и тщательное заземление всех металлических частей. Следует опасаться и статического электричества, источником которого может явиться водитель. Блуждающие токи на теле могут образоваться в результате трения о синтетические покрытия внутри машины. Этого иногда бывает достаточно, чтобы воспламенился пистолет. Нужно при выходе из машины выровнять потенциалы, взявшись одной рукой за машину, а другой за бензоколонку.

Статическое электричество накапливается не только на одежде. Опасным может быть мобильный телефон и включённый двигатель. Не рекомендуется держать топливо в пластмассовых канистрах. Трение бензина о поверхность пластика тоже создаёт статическое электричество. Это может вызвать искру при попытке залить бензин в бензобак. Лучше использовать для перевозки бензина железные канистры.

Блуждающие токи опасны. Они вызывают коррозию и выход из строя подземных коммуникаций. В многоквартирных домах они выводят из строя раньше срока инженерное оборудование, разрушают водопроводные трубы и системы отопления. В некоторых случаях они даже представляют угрозу для жизни людей. Необходимо бороться с этим явлением, не нарушать правил техники безопасности при проведении любых электротехнических работ и следить за тем, чтобы все приборы были правильно подключены и заземлены.

Источник: 220v.guru

Блуждающие токи

Так называемые блуждающие токи представляют собой упорядоченное перемещение электрических зарядов в толще грунта, возникающее при использовании последнего в качестве проводника. Под воздействием этих перемещений происходит неконтролируемое коррозийное разрушение металлических объектов, имеющих непосредственный контакт с землёй. Как правило, они появляются в проложенных в грунте трубах, а также распространяются по элементам строительных коммуникаций и оболочкам электрических кабелей.

Картинка 1 Образное представление

Источники наблюдаемого явления

Блуждающие токи возникают вне зоны их воздействия на данный металлический объект или конструкцию. Наиболее распространённой причиной их появления являются расположенные поблизости от объекта путевые железнодорожные или трамвайные линии, по элементам которых происходит стекание во влажный грунт.

Конкретными источниками протекающих в земле токов являются проводящие участки, входящие в состав следующих образцов действующего электрооборудования:

• Линии метрополитена,
• Трамвайные и железнодорожные пути,
• Электрические подстанции постоянного и переменного напряжения, оборудованные «мощными» заземлителями.

К этому перечню может быть причислен ряд других энергетических систем, при работе которых образуются блуждающие токи.

Провода во всех перечисленных выше видах транспорта соединены с плюсовой клеммой генератора тяговой подстанции, минус же подключается непосредственно к рельсовым путям или другим заземлённым конструкциям.

Образование блуждающих токов

Причины их появления

Блуждающие токи образуются в грунте по следующим основным причинам:

• Неграмотный подход к заземлению путевых подстанций и другого электрооборудования, состоящий в умышленном выборе в качестве нулевых проводников размещённых в земле трубных магистралей,
• Неправильное подключение электрических потребителей, через которые возможно образование разрушительных электрических связей,
• Выход из строя изоляции кабелей, а также проводки эксплуатируемого электрооборудования,
• Деформация, ослабление контактов или аварийное «отгорание» имеющихся в схеме нулевых проводников.

Важно! На величину этих токов существенное влияние оказывает наличие в земле большого количества химических образований (солей, щелочей, шлака, золы и продуктов перегноя), способствующих усилению коррозии металла.

Любое из перечисленных выше нарушений приводит к опасному растеканию по расположенным в грунте водопроводным магистралям, не только усиливающему коррозию, но и представляющему серьёзную угрозу для живых организмов.

Методы борьбы с этим явлением

Один из самых действенных способов борьбы со стекающими в землю (или блуждающими) зарядами – создание электрического барьера на пути их распространения. Этот метод состоит в надёжной изоляции элементов водопроводных линий от действующих электрических магистралей или же в замене подверженных коррозии стальных труб на пластиковые аналоги.

Помимо этого, возможны следующие приёмы устранения эффекта стекания:

• Максимально возможное снижение сопротивления участков рельсовых путей, осуществляемое путём тщательной сварки стыков и изоляции самих рельс от земли,
• Использование намеренно организованной анодной защиты, обеспечивающей получение нейтрализующего тока противоположного знака.

Все перечисленные методы обеспечивают частичную разгрузку рельсовых магистралей в части образования блуждающих токов. Рассмотрим каждый из этих подходов более подробно.

Изоляция от токов стекания

Такое решение имеет не только положительные стороны, но и определённые недостатки, причём последние проявляются чаще всего в электрическом заземлении конструкций. В данном случае в оборудовании подстанций повышается загруженность нулевых проводников, а также увеличивается сопротивление участка «фаза-ноль». Следствием этого может стать нежелательное их отгорание, со временем приводящее к перекосу фаз и выходу оборудования из строя.

Дополнительная информация. ПУЭ допускается вариант использования водопроводных коммуникаций в качестве заземляющих проводников.

Так что при их изоляции от земли, а также в случае замены пластиковыми изделиями, необходимо тщательно проверить (измерить) величину переходного сопротивления защитного заземления электрических подстанций.

Катодная защита

В этом случае для надёжной защиты стальных трубопроводов от распространения по ним блуждающих токов применяется специально организованная система анодных заземлителей. Для выполнения поставленной задачи используется дополнительный источник постоянного тока, включаемый в защищаемую цепь особым образом.

Его минусовой контакт подсоединяется непосредственно к защищаемому от блуждающих токов трубопроводу, а положительный полюс – к специальной системе заземлителей, используемых в качестве анода. При работе такого комплекса вредное явление стекания компенсируется постоянными токами противоположного направления.

В заключение отметим, что с практической точки зрения наиболее эффективным методом достижения требуемой цели является не устранение последствий явлений стекания, а предупреждение их проявления и дальнейшего развития. Для этого специалистами соответствующих организаций производятся комплексные обследования всей системы электроснабжения с выявлением источников их образования.

В качестве превентивной меры защиты коммуникаций и трубопроводов от коррозии (блуждающих токов) на главных путях электрических линий укладываются рельсы новейшей конструкции. С той же целью дорожные организации переходят на более совершенные бесстыковочные способы укладки рельсов, в которых имеющиеся контакты шунтируют медными перемычками из провода повышенного сечения. Одновременно с этим на сильно разветвлённых магистралях отдельные участки соединяются в параллельные схемы.

Источник: elquanta.ru

Защита трубопроводов от блуждающих токов

Защита от блуждающих токов трубопроводов. Как и время, ток не лежит на месте, а старается постоянно течь по пути наименьшего сопротивления. Как известно, в замкнутых цепях он движется от фазы к нулю или от плюса к минусу, а блуждающий сам выбирает направление своего движения. Возникает этот эффект при использовании поверхности земли в качестве проводника (токопроводящей среды) в системах электросвязи, системах электрификации железнодорожного транспорта и электроснабжения . Но если рядом проложен кабель, трубопровод или любая строительная конструкция, он начинает течь через эти конструкции, вызывая их коррозию и повреждение. От этого может возникнуть такая проблема как блуждающий или непрогнозируемый ток – опасное явление.

Существуют три источника проблемы:

1. неудовлетворител ьная изоляция электрокабелей,

2. использование поверхности земли в качестве проводника,

3. мощный радиосигнал, например, от вышки.

Ток блуждающий мало потенциален, практически не представляют опасности для здоровья человека, но очень опасны для любых металлических конструкций, находящихся в земле. Наибольший вред наносит постоянный ток, который ускоряет процесс коррозии.

Защита от блуждающих токов

Самый распространенный вид борьбы – заземление электроприборов. Правильно выполненное выровняет потенциалы и исключает их образование. Исключение составляют все металлическое и водяное, вода является хорошим проводником с низким удельным сопротивлением. Заземление не даст результат, даже если будут применены трубы из пластика, напрашивается вывод, надо заземлять смеситель и кран. Нет, этого делать не нужно. Токи блуждающие в быту встречаются при попытке использовать трубы водопровода или отопления в качестве заземления, при отматывании электросчетчика соседями.

Радиовышка излучает ток непрогнозируемый высокой частоты, и снять его можно не простым заземлением, а высокочастотным кабелем.

В промышленности эта проблема решена научным способом, созданием определенного электрического потенциала в месте появления блуждающего тока, чтобы принудительно увеличить сопротивление этому току. Другой существенный способ для магистральных трубопроводов – создать препятствие диэлектрической изоляцией. Особое внимание заземлению и изоляции уделяют на заправочных станциях, поскольку даже протекание жидкости по трубопроводу создает на поверхности трубы статическое электричество. Разность потенциалов является источником искры, а она следствием пожара или взрыва.

Источник: ampersite.ru

Блуждающие токи что это защита от них определение

Мир меняется очень быстро. Для комфорта человеку с каждым годом необходимо всё больше и больше ресурсов. И одним из таких ресурсов можно назвать энергию. Энергопотребление растёт с каждым годом.

Увеличивается число новых трансформаторных станций, кабельных и воздушных ЛЭП и всего прочего. Одним из проводников на нашей планете является сама земля, поэтому между ней и различными объектами возникает определённый вид связи. Например, блуждающие токи.

Блуждающие токи – это токи, возникающие в земле в результате её использования в качестве токопроводящей среды. Такие токи могут послужить причиной для развития коррозий металлических предметов, частично или полностью погружённых в землю. Они характерны, в частности, для трамвайных и железнодорожных путей, которым не уделяется должное обслуживание. Но что же служит причиной для возникновения блуждающих токов? И как от них можно избавиться? Об этом и не только расскажем в данной статье.

Причины возникновения

Причиной возникновения электрического тока является разность потенциалов между двумя точками проводника. Это же происходит и при возникновении блуждающего тока. Только в данном случае проводником служит сама почва.

Всего можно выделить четыре причины возникновения блуждающего тока:

1. Как было сказано выше, земля, служащая проводником (эта причина чаще всего встречается в районах, где есть железные дороги или крупные электрические станции).
2. Плохая изоляция проводов (результат плохого обслуживания).
3. Установленная телевизионная вышка. Радиосигнал высокой мощности порождает собой блуждающий ток, является причиной его возникновения.
4. Транспортные средства, работающие на электрической тяге. Основной причиной возникновения блуждающего тока в приведённом примере является искривлённость маршрутов.

Воздействие на металлические объекты

Как известно из школьного курса физики, для любого тока какие-либо металлические объекты служат лучшим проводником, нежели земля. Именно по этой причине блуждающий ток проходит по металлу, а не по почве. Токи, встречая на своём пути любой металлический объект, имеющий меньшее удельное сопротивление, чем окружающий его грунт, натекают на него. Место входа называется катодной зоной. Пройдя по металлическому пути, блуждающий ток выходит из него. И это место выхода принято называть анодной зоной. Именно здесь и происходит реакция, вызывающая коррозию. Такая коррозия может встречаться и в месте входа тока в землю из источника блуждающего тока.

Главная проблема заключается в том, что, в основном, блуждающий ток носит постоянный характер. Это служит причиной быстрого разрушения металлических объектов. Таким образом, разрушаются не только рельсы, но и, например, их скрепления.

Если повреждено защитное покрытие металлических конструкций, то в местах таких анодных зон возникают дыры. Читая всё вышеперечисленное, можно сделать вывод, что блуждающий ток может нанести не только достаточно серьёзные повреждения изделиям из металла, но и существенный экономический ущерб.

Способы защиты

Для защиты своего дома или квартиры от блуждающих токов выделяется один основной способ — заземление металлических и электротехнических изделий. Заземление уравнивает разность потенциалов, делая невозможным возникновение блуждающего тока. В более крупных масштабах профессионалы обычно используют другой метод. Суть его заключается в установке катодной защиты, которая осуществляется при помощи постоянного электрического источника. Станция такой защиты генерирует постоянный ток.

Но у катодной защиты существуют свои недостатки:

1. Превышение защитного потенциала. Из-за этого повышается вероятность возникновения коррозий на металлической конструкции.
2. Неправильный расчёт защиты, в результате которого происходит коррозийное поражение металлических объектов, расположенных по близости.

Проявление блуждающих токов можно свести к минимуму, но для этого необходимо сделать более тщательную изоляцию в тех местах, где они появляются.

Методы измерений

Блуждающие токи вычисляются путём измерения разности потенциалов точек земной поверхности, перпендикулярных друг другу и находящихся на расстоянии в 100 метров. Такие измерения проводятся каждый километр. Для них необходимы специальные приборы, которые должны обладать классом точности не менее 1,5 и иметь собственное сопротивление от 1 Ом.

Также для данных измерений используются медно-сульфатные электроды сравнения. В их конструкцию входят неметаллические корпусы, внутри которых находятся стержни из красной меди и насыщенный раствор медного купороса. Стоит отметить, что измерения должны проводиться в каждой точке не менее 10 минут, с ручной или компьютерной записью результатов каждые 10 секунд. Если наибольший размах колебаний потенциалов превышает отметку 0,4 В, то это подтверждает наличие блуждающих токов.

Полезное видео

Подробнее с явлением возникновения блуждающих токов и способами защиты от них вы можете ознакомиться на видео ниже:

Можно сделать вывод, что даже блуждающие токи с малой мощностью могут серьезно повредить металлические конструкции. Особенно прогрессивно эта ситуация развивается в том случае, если ток является постоянным. Но в данной статье мы рассказали о причинах возникновения, а также привели основные методы борьбы и защиты от данной физической аномалии, которые помогут вам, если вы вдруг столкнулись с такой проблемой.

Что такое блуждающие токи 🚩 защита трубопроводов от блуждающих токов 🚩 Естественные науки

Блуждающие токи характерны для электрифицированных железнодорожных и трамвайных путей, которые обслуживаются ненадлежащим образом или же аварийной утечки с линий электропередач. Иногда такими токами называют нулевые токи, которые существуют в не заземленных металлических конструкциях.

Источники блуждающего тока

Источниками токов в земле являются метрополитен, трамвай, электрифицированный постоянным током пригородный рельсовый транспорт. Провода в таких видах транспорта соединяются с плюсом источником тока, а минус, с обратным проводом – рельсовыми путями.

Продукты перегноя, щелочь, известь, кислые болотистые грунты содержащие известь, шлак, золу – создают все условия для интенсивной почвенной коррозии оболочек из металла.

По причине слабой изоляции дорожного полотна от земли, большого сопротивления рельсовых путей, а также нарушения стыков рельс, частично ток проходит к минусу источника питания посредством земли. Встречая на своем пути металлические оболочки кабелей, трубопроводы и другие подземные строения, токи проходят по этим проводникам и снова возвращаются в землю, чтобы попасть к минусу тяговой подстанции.

Во всей этой цепочке пути электрического тока существует явление электролиза. Где металлические оболочки кабелей и рельсовый путь являются электродами (анодом и катодом), а влажная земля, содержащая большое количество солей и кислот – электролитическая среда (электролит). А при перемещении постоянного тока сквозь электролит, электрод с более высоким потенциалом растворяется.

Электролиз – процесс выделения составных частей веществ, находящихся в растворе, при прохождении через него электрического тока.

Ученые рассчитали, что при величине блуждающего тока в один ампер, за один год разрушается 33 килограмма свинца, 3,95 килограмма алюминия и 9 килограмм железа. Самому сильному разрушению подвергается свинцовая оболочка на кабельных линиях.

Предупреждение блуждающих токов

Для защиты подземных сооружений и металлических оболочек кабелей от коррозии блуждающими токами принимают специальные меры:
— по возможности максимально снижают сопротивление рельсового пути, при помощи сварки стыков рельс и изоляции рельс от грунта.
— для снижения падения напряжения в рельсах применяют специальные линии из кабеля, соединяющего разные точки рельс с минусовой шиной подстанции.

Этими методами достигают значительную разгрузку рельсовой сети и снижение количества блуждающих токов.

Блуждающие токи: характеристика, сущность, защита

Блуждающие токи – это разновидность направленного движения заряженных частиц, которое возникает в земле при использовании последней в качестве проводника. Основная опасность этого явления состоит в развитии коррозии тех металлических предметов, которые находятся под землей или хотя бы частично с ней соприкасаются.

Блуждающие токи возникают в том случае, когда несколько металлических деталей (при этом металлы обязательно должны быть разнородными), между которыми существует контакт, помещаются в какую-либо электролитическую жидкость. Жидкостью этой может быть абсолютно все, кроме дистиллированной воды. При этом при повышении температуры проводимость электролита будет только возрастать, как это, например, происходит с судами, которые перемещаются из северных морей к тропическим странам.

Блуждающие токи могут возникать под воздействием и внутренних, и внешних источников, таких как, например, короткое замыкание в электрической сети, неправильное подключение элементов, плохая изоляция эдектропроводки. Что касается крупных строительных конструкций, к которым можно смело отнести любой многоквартирный жилой дом, то в них блуждающий ток образуется из-за того, что между заземляющими элементами в разных частях здания образуется разность потенциалов.

Как известно, любая металлическая конструкция обязана замыкаться на нулевой проводник во вводно-распределительном устройстве. Такая система носит наименование системы уравнивания потенциалов, она необходима для того, чтобы между заземляющими элементами не возникало направленного электрического тока.

Также важной причиной образования блуждающих токов и, как следствие, электрохимической коррозии, является повсеместная замена в квартирах металлических труб на пластиковые. Все дело в том, что в этом случае разрывается металлосвязь между основными стояками, которые заземлены через систему уравнивания потенциалов, и дополнительными трубами, которые ведут, например, к полотенцесушителю. В этом случае между стояком и вспомогательными трубами образуется разность потенциалов, а если между ними появляется проводник, например, текущая вода, то возникает электрический ток.

Защита от блуждающих токов состоит в выравнивании потенциалов между металлическими конструкциями. Для этого достаточно соединить основной стояк и вспомогательные трубы, после чего возможность для появления электрического тока исчезнет.

Еще одна опасность связана с тем, что движущаяся по трубам вода, являющаяся, как уже было сказано выше, прекрасным проводником, постоянно соприкасается с самими трубами – диэлектриками. От этого трения возникает электрический ток, который, в соответствии с основными физическими законами, будет накапливаться на концах металлоконструкций. Образующийся статический заряд будет играть важную роль в том, что возникающие блуждающие токи будут обладать большей силой. Это нужно учитывать.

Таким образом, блуждающие токи представляют собой достаточно распространенное явление в повседневной жизни человека. Чтобы избегать их неприятного воздействия, необходимо очень тщательно подходить к заземлению всех металлических конструкций в доме, особенно с учетом того, что часть труб сейчас заменяется на металлопластиковые.

применение в промышленности — Asutpp

Детали из металла у автомобиля или разнообразных электрических устройствах, имеют способность двигаться в магнитном поле и пересекаться с силовыми линиями. Благодаря этому образовывается самоиндукция. Предлагаем рассмотреть аномальные вихревые токи фуко, потоки воздуха, их определение, применение, влияние и как уменьшить потери на вихревые токи в трансформаторе.

Из закона Фарадея следует, что изменение магнитного потока производит индуцированное электрическое поле даже в пустом пространстве.

Если металлическая пластина вставляется в это пространство, индуцированное электрическое поле приводит к появлению электрического тока в металле. Эти индуцированные токи называются вихревые токи.

Фото: Вихревые токи

Токи Фуко – это потоки, индукция которых проводится в проводящих частях разнообразных электрических приборах и машинах, блуждающие токи Фуко особенно опасны для пропуска воды или газов, т.к. их направление невозможно контролировать в принципе.

Если индуцированные встречные токи создаются изменяющимся магнитным полем, то токи вихревые будут перпендикулярны к магнитному полю, и их движение будет производиться по кругу, если данное поле однородно. Эти индуцированные электрические поля очень сильно отличаются от электростатических электрических полей точечных зарядов.

Практическое применение вихревых токов

Вихревые токи полезны в промышленности для рассеивания нежелательной энергии, например у поворотного кронштейна механического баланса, особенно если сила тока очень высокая. Магнит в конце опоры настраивает вихревые токи в металлической пластине, прикрепленной к концу кронштейна, скажем, ansys.

Схема: вихревые токи

Вихревые потоки, как учит физика, могут быть также использованы в качестве эффективного тормозного усилия в двигателях транзитного поезда. Электромагнитные приспособления и механизмы на поезде около рельсов специально настроены для создания вихревых токов. Благодаря движению тока, получается плавный спуск системы и поезд останавливается.

Закрученные токи вредны в измерительных трансформаторах и для человека. Металлический сердечник используется в трансформаторе, чтобы увеличить поток. К сожалению, вихревые токи, полученные в якоре или сердечнике, могут увеличить потери энергии. Построив металлическую сердцевину чередующихся слоев из проводящих и не проводящих энергию, материалов, размер индуцированных петель уменьшается, таким образом, уменьшая потери энергии. Шум, который производит трансформатор при работе, является следствием именно такого конструктивного решения.

Видео: вихревые токи Фуко

Еще один интересный использования вихревой волны – применение их в электросчетчиках или медицине. В нижней части каждого счетчика расположен тонкий алюминиевый диск, который всегда вращается. Это диск движется в магнитном поле, так что там всегда есть вихревых токи, цель которых замедлить движения диска. Благодаря этому датчик работает точно и без перепадов.

Вихри и скин-эффект

В том случае, когда возникают очень сильные вихревые токи (при высокочастотном токе), в телах плотность тока становится значительно меньше, чем на их поверхностях. Это так называемый скин эффект, его методы используются для создания специальных покрытий для проводов и в трубах, которые разрабатываются специально для вихре-токов и тестируются в экстремальных условиях.

Это доказал еще ученый Эккерт, который исследовали ЭДС и трансформаторные установки.

Схема индукционного нагрева

Принципы вихревых токов

Катушка из медной проволоки является распространенным методом для воспроизведения индукции вихревых токов. Переменный ток, проходящий через катушку, создает магнитное поле внутри и вокруг катушки. Магнитные поля образуют линии вокруг провода и соединяются, образуя более крупные петли. Если ток увеличивается в одной петле, магнитное поле будет расширяться через некоторые или все из петель проволоки, которые находятся в непосредственной близости. Это наводит напряжение в соседних петлях гистерезис, и вызывает поток электронов или вихревые токи, в электропроводящем материале. Любой дефект в материале, включая изменения в толщине стенки, трещин, и прочих разрывов, может изменить поток вихревых токов.

Закон Ома

Закон Ома является одним из самых основных формул для определения электрического потока. Напряжение, деленное на сопротивление, Ом, определяет электрический ток, в амперах. Нужно помнить, что формулы для расчета токов не существует, необходимо пользоваться примерами расчета магнитного поля.

Индуктивность

Переменный ток, проходящий через катушку, создает магнитное поле внутри и вокруг катушки. С увеличением тока, катушка индуцирует циркуляцию (вихревых) потоков в проводящем материале, расположенном рядом с катушкой. Амплитуда и фаза вихревых токов будет меняться в зависимости от загрузки катушки и ее сопротивления. Если поверхность или под поверхностью возникнет разрыв в электропроводном материале, поток вихревых токов будет прерван. Для его налаживания и контроля существуют специальные приборы с разной частотой каналов.

Магнитные поля

На фото показано, как вихревые электрические токи образуют магнитное поле в катушке. Катушки, в свою очередь, образуют вихревые токи в электропроводном материале, а также создавают свои собственные магнитные поля.

Магнитное поле вихревых токов

Дефектоскопия

Изменение напряжения на катушке будет влиять на материал, сканирование и исследование вихревых токов позволяет производить прибор для измерения поверхностных и подповерхностных разрывов. Несколько факторов будут влиять на то, какие недостатки могут быть обнаружены:

1. Проводимость материала оказывает значительное воздействие на пути следования вихревых токов;
2. Проницаемость проводящего материала также имеет огромное влияние из-за его способности быть намагниченным. Плоскую поверхность гораздо легче сканировать, чем неровную.
3. Глубина проникновения имеет очень большое значение в контроле вихретоков. Поверхность трещины гораздо легче обнаружить, чем суб-поверхностного дефекта.
4. Это же касается и площади поверхности. Чем меньше площадь – тем быстрее происходит образование вихревых токов.

Обнаружение контура дефектоскопом

Существуют сотни стандартных и специальных зондов, которые производятся для конкретных типов поверхностей и контуров. Края, канавки, контуры, и толщина металла вносят свой вклад в успех или провал испытаний. Катушка, которая расположена слишком близко к поверхности проводящего материала будет иметь наилучшие шансы на обнаружение разрывов. Для сложных контуров катушка вставляется в специальной блок и прикрепляется к арматуре, что позволяет пройти ток через неё и проконтролировать его состояние. Многие устройства требуют специальных формованных изделий зонда и катушки, чтобы приспособиться к неправильной форме детали. Катушка также может иметь специальную (универсальную) форму, чтобы соответствовать конструкции детали.

Уменьшаем вихревые токи

Для того чтобы уменьшить вихревые токи катушек индуктивности нужно увеличить сопротивление в этих механизмах. В частности рекомендуется использовать лицендрат и изолированные провода.