Was sind Wirbelströme?
Wirbelströme sind elektrische Ströme, die in einem Leiter kreisförmig fließen. Sie werden auch als Foucaultsche Ströme oder Foucault-Effekt bezeichnet. Der Name geht auf den französischen Physiker Léon Foucault zurück, der den Effekt im Jahr 1851 entdeckte. Wirbelströme können bei der Herstellung von elektrischen Maschinen und Generatoren zu Verlusten führen. Sie können aber auch gezielt eingesetzt werden, um Materialien zu erwärmen oder zu prüfen.
Wie entstehen Wirbelströme?
Wirbelströme entstehen, wenn sich ein magnetisches Feld in der Nähe eines elektrischen Leiters ändert. Das magnetische Feld induziert eine elektrische Spannung im Leiter, die wiederum einen Strom erzeugt. Der Strom fließt dabei kreisförmig um den Leiter herum und erzeugt ein eigenes Magnetfeld. Dieses Magnetfeld wiederum induziert eine weitere Spannung, die einen weiteren Strom erzeugt. Es entsteht ein sich selbst verstärkender Kreislauf, der zu hohen Strömen und Verlusten führen kann.
Anwendungen von Wirbelströmen
Wirbelströme können gezielt eingesetzt werden, um Materialien zu erwärmen oder zu prüfen. In der Industrie werden Wirbelströme zum Beispiel genutzt, um Metalle zu erwärmen und zu schmelzen. Auch die Wärmebehandlung von Metallen ist mit Wirbelströmen möglich. Außerdem können Wirbelströme genutzt werden, um Materialien auf Risse oder andere Fehler zu prüfen. Die Verwendung von Wirbelströmen ist dabei nicht zerstörend, was den Vorteil hat, dass das Material nach der Prüfung weiterverwendet werden kann.
Beispiel: Wirbelstromprüfung bei Metallen
Die Wirbelstromprüfung ist eine häufig angewendete Methode, um metallische Werkstoffe auf Risse, Spannungen oder andere Fehler zu überprüfen. Dabei wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das in das Material eindringt. Sind im Material Fehler vorhanden, verändert sich das elektromagnetische Feld und es entstehen Wirbelströme. Diese Wirbelströme können dann von außen gemessen werden. Anhand der Messwerte kann man auf die Art und Position der Fehler schließen. Die Wirbelstromprüfung ist eine zerstörungsfreie Prüfmethode und wird zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Schienenfahrzeugtechnik eingesetzt.