Токи высокой частоты
Токами высокой частоты (ТВЧ) принято считать токи, для которых не выполняется условие квазистационарности, следствием чего является сильно выраженный скин-эффект. По этой причие ток протекает по поверхности проводника, не проникая в его объём. частота таких токов превышает 10000 Гц.
Чтобы получить токи с частотой более нескольких десятков килогерц используются электромашинные генераторы, в состав которых входит статор и ротор. На их обращённых друг к другу поверхностях есть зубцы, из-за взаимного перемещения которых возникает пульсация магнитного поля. Итоговая частота получаемого на выходе тока равна произведению частоты вращения ротора на число зубцов на нём.
Также для получения ТВЧ используются колебательные контуры, например, электрическая цепь, в составе которой имеется индуктивность и ёмкость. Чтобы получить ТВЧ частоты в миллиарды герц, применяются установки с полым колебательным контуром (ЛОВ, ЛБВ, магнетрон, клистрон).
Если проводник разместить в магнитном поле катушки, в которой течёт ток высокой частоты, то в проводнике возникнут большие вихревые токи, которые будут нагревать его. Температуру и интенсивность нагрева можно регулировать, изменяя ток в катушки. Благодаря этому свойству ТВЧ используют во многих областях человеческой деятельности: в индукционных печах, в металлургии для поверхностной закалки деталей, медицине, сельском хозяйстве, в бытовых приборах (микроволновые печи, различные устройства для приготовления пищи), радиосвязи, радиолокации, в телевидении и др.
Примеры использования токов высокой частоты
С помощью ТВЧ в индукционных печах можно расплавлять любые металлы. Преимущество этого вида выплавки заключается в возможности выплавки в условиях полного вакуума, когда исключается контакт с атмосферой. Это даёт возможность производить сплавы, чистые по неметаллическим включениям и ненасыщенные газами (водородом, азотом).
На закалочных станках с помощью ТВЧ удаётся выполнять закалку стальных изделий только в поверхностном слое из-за скин эффекта. Это даёт возможность получить детали с твёрдой поверхностью, способные сопротивляться значительным нагрузкам и в то же время без снижения износостойкости и пластичности, поскольку сердцевина остаётся мягкой.
В медицине токи высокой частоты уже давно применяются в приборах УВЧ, где с помощью нагрева диэлектрика осуществляется прогревание каких-либо органов человека. ТВЧ даже очень большой силы тока безвредны для человека, поскольку протекают исключительно в самых поверхностных слоях кожи. Также в медицине используются электроножи, основанные на ТВЧ, с помощью которых «заваривают» кровеносные сосуды и разрезают ткани.
Установки ТВЧ
Установки ТВЧ считаются наиболее подходящими для использования в массовом производстве, закалка с их помощью позволяет достичь максимально эффективного результата. Воздействие данного вида установок значительно увеличивает уровень механической прочности деталей на истирание и трение.
Термообработка поверхностей деталей начинается с того, что нагреваемую деталь необходимо поместить в электромагнитное поле, которое находится внутри медной трубки согнутой по контуру закаляемой детали, при этом токи переменные токи высокой частоты оттесняются возникшим изнутри переменным магнитным током к поверхности детали. Объясняется высокая скорость нагрева поверхности детали высокой плотностью индуктированных токов на ней. Высокий уровень твердости закаленного слоя металла и глубина – это две основные характеристики индукционной закалки токами высокой частоты. К преимуществам данного вида термообработки можно отнести высокую производительность, высокую твердость, отсутствие окалины, возможность выбора уровня глубины закалки, возможность обработки металлических деталей любых форм.
Именно благодаря этому перечню плюсов закалка ТВЧ зарекомендовала себя, как высокопроизводительный и экономичный способ термообработки поверхности деталей , который обеспечивает отличное качество обработанных изделий и высочайшую прочность. Также следует отметить, что в современном производстве широко применяется сварка током высокой частоты. Расход электроэнергии, затрачиваемый на сварку, и качество сварных соединений обусловлены специфическими особенностями процесса протекания токов высокой частоты по проводнику.
Физиотерапия ДДТ: показания, противопоказания, действие на организм
Первым, кто предложил данный метод лечения, был французский врач по фамилии Бернар. Впоследствии эти токи получили название «токи Бернара» и сегодня широко используются в медицине.
Этот ученый доказал эффективность совместного применения импульсных токов полусинусоидальной формы частотой 50 и 100 импульсов в минуту.
Когда слой эпидермиса оказывает большое сопротивление начинается действие диадинамических токов, которые проходят через возбуждение эксероцепторов, таким образом, они вызывают ощущение жжения под датчиками.
Такой метод ведет к активированию периферического кровообращения, оказывает обезболивающий эффект, а также способствует оптимизации обмена веществ. При перемещении диадинамических токов наблюдается сокращение скелетных и гладких мышц, тем самым вызывая раздражительность мышц внутренних органов, а также сосудистых стенок.
Болеутоляющий эффект выражается в раздражении нервных рецепторов напряжением 100 Гц, таким образом, ранее болевые импульсы в процессе лечения затормаживаются. Также электрический ток частотой 100 Гц.
вызывают тормозное воздействие на симпатическую нервную систему, ввиду этого артериолы начинают увеличиваться и заметно улучшается кровообращение и питание тканей человека. Ток напряжением 50 Гц. усиливает лимфообращение, а также и кровообращение за счет равномерного сокращения мышечных волокон.
Уменьшение болевой чувствительности определена протеканием непрерывного повторения импульсов с периферических рецепторов, которые были возбуждены электрическим током и, тем самым, происходит прекращение болевых ощущений.
Показаниями к применению метода могут служить такие нарушения:
• Неврит, миалгия• Нарушения в работе опорно-двигательного аппарата, например, остеохондроз, артроз, артрит, бурсит, полиартрит и другие• Ушибы, переломы (без металлических элементов), вывихи, растяжения и других травм• Гастрит, язва, дискинезия желчного пузыря и путей, атония мочевого пузыря и другие патологии, связанные с пищеварительной системой• Пародонтоз• Бронхит и астма• Кардиологические патологии, такие как сердечно-сосудистые неврозы, гипертоническая болезнь.
Противопоказания к использованию метода могут повлечь за собой негативные последствия. Среди распространенных противопоказаний:
• Склонность к кровотечениям• Индивидуальная непереносимость компонентов• Наличие различных новообразований• Аллергия на медикаменты, присутствующие при лечении диадинамическими токами• Воспалительные процессы в острой фазе• Туберкулез• Эпилепсия• Обострение психического состояния• Нарушение чувствительности• Тромбофлебит
Также лечение диадинамическими токами нельзя проводить при наличии поврежденных покровных тканей (при ранах, ссадинах и так далее), но можно немного переместить электроды. Также запрещено применение метода, если у пациента имеются гнойные заболевания кожи, присутствуют металлические имплантанты в организме.
Существует возможность проведения сеанса в домашних условиях при наличии аппарата, однако в этом случае следует не только безоговорочно соблюдать все правила выполнения процедуры, но и обязательно сообщать своему лечащему врачу о любых изменениях и реакциях организма.
Пройти лечение по методу ДДТ вы можете в Центр восстановительной медицины в Набережных Челнах. Стоимость одного сеанса составляет 200 рублей.
Подробности можно уточнить на сайте или по телефонам,+7(953)482-66-62.
powered by
Скин —эффект
Определение 2
Постоянный ток по поперечному сечению проводника распределяется равномерно. У переменного тока из-за индукционного взаимодействия разных элементов тока проходит перераспределение плотности тока по поперечному сечению проводника. Явление, при котором ток преимущественно сосредотачивается в поверхностном слое проводника, называется скин-эффектом.
Готовые работы на аналогичную тему
Курсовая работа Высокочастотные токи. Скин-эффект 430 ₽ Реферат Высокочастотные токи. Скин-эффект 250 ₽ Контрольная работа Высокочастотные токи. Скин-эффект 190 ₽
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость
Пусть мы имеем цилиндрический проводник, по которому течет ток. Вокруг проводника с током образуется магнитное поле. Силовые линии этого поля — концентрические окружности, центр которых лежит на оси проводника. Если силу тока увеличить, то повысится индукция магнитного поля, но форма силовых линий не изменится. Соответственно, производная $\frac{\partial \overrightarrow{B}}{\partial t}$ направлена по касательной к линии индукции магнитного поля, линии производной также — окружности, которые совпадают с силовыми линиями. Мы знаем из закона электромагнитной индукции, что:
Вектор напряженности индукционного поля в областях расположенных ближе к оси проводника имеет направление противоположное вектору напряженности электрического поля, которое создает ток, в дальних областях направления этих векторов совпадают. В результате плотность тока уменьшается около оси и увеличивается ближе к поверхности проводника, то есть появляется скин-эффект.
В металлах в виду их высокой проводимости током смещения можно пренебречь в сравнении с током проводимости. Из-за чего проникновение магнитного поля в металл аналогично процессу диффузии в математическом отношении. За основу возьмем уравнение (1) и уравнение (2):
Используем закон Ома:
приравняем правые части выражений (2) и (3) и продифференцируем полученное выражение, в результате имеем:
Или учитывая формулу (1):
Используем известные соотношения:
окончательно получим:
Если ток течет по однородному бесконечному проводнику, который занимает полупространство y$>$0 вдоль оси X, причем поверхность проводника плоская, и можно записать:
В таком случае уравнение (7) преобразуется к виду:
Можно предположить, что:
Подставив выражение (11) в уравнение (10) получим:
Решением уравнения (12) является функция:
где $\alpha =\sqrt{\frac{\omega \sigma {\mu }_0\mu }{2}}$. Возьмем действительную часть выражения (13) и перейдем к плотности тока, используя закон Ома, получим:
Если считать, что амплитуда плотности тока $j_0=j_x\left(0,0\right)$, то выражение (14) примет вид:
Когда каждый процент на счету
Несмотря на заметный прогресс в области выпрямления тока, оборудование для преобразования переменного тока в постоянный и обратно до сих пор стоит очень больших денег. Настолько больших, что строительство сетей переменного тока, даже с учетом повышенного расхода материала для проводов, выходит сильно дешевле. Вне зависимости от длины линии, стартовая цена высоковольтной магистрали постоянного тока обязательно включает стоимость двух преобразователей в начале и конце линии — габаритных и очень дорогих устройств, производимых всего несколькими компаниями в мире, в числе которых и Toshiba. На это оборудование приходится до половины стоимости сети.
Но по мере увеличения длины магистрали стоимость линии на переменном токе растет быстрее, чем на токе постоянном. Виной тому сложность магистрали HVAC — для передачи аналогичной мощности HVDC нужно вдвое меньше проводников меньшего диаметра, а значит, вдвое меньше опор, которые и сами стоят немало, и требуют крайне дорогостоящего монтажа. При длине линии около 600 км стоимость HVDC и HVAC равна, но на больших расстояниях, порядка 2000 км, HVDC выходит сильно дешевле, чем HVAC, примерно на 30-40%, а это сотни миллионов долларов экономии.
Стоимости HVDC и HVAC пересекаются на линии, длинной около 600 км. Далее HVDC становится заметно выгодней. Источник: wdwd / Wikimedia Commons
На каждые 1000 км линии потери в HVDC составляют 2-3%, а самое современное оборудование позволяет снизить этот параметр до 1%. Потери в HVAC могут достигать 6%. Даже в самых эффективных сетях переменного тока с самым лучшим оборудованием потери будут на 30-40% больше, чем в HVDC Несколько процентов от полной мощности — вроде бы терпимая ерунда? Когда речь идет о сетях, передающих несколько гигаватт, каждый процент превращается в десятки потраченных впустую мегаватт, которые можно было бы использовать для электроснабжения маленького города. Не говоря уже о потерянной прибыли.
Электролечение: виды и показания
Главная → Полезная информация → Электролечение: виды и показания
Есть сведения, по которым ещё древние люди использовали электрическое поле в лечебных целях. Им лечили параличи, нервные и ревматические болезни.
Получали электрические разряды из янтаря, электрических рыб и других существ.
Во второй половине 18 века был изобретён гальванический элемент и началось широкое применение электролечения в медицине, которое с каждым годом совершенствовалось, основываясь на принципах физиологии человеческого организма и законах электромагнитных полей.
Электролечение – широко используемая в настоящее время разновидность физиотерапевтического лечения, предполагающая воздействие на органы и ткани посредством электромагнитного поля или электрического тока. Данная процедура эффективна в борьбе с разными патологиями и является как основным, так и дополнительным методом терапии.
| Injurymap Flickr |
Лечебное воздействие процедур электролечения:
- местное с охватом определенной области поражения;
- рефлекторно-сегментарное – посредством электрического тока вызываются соматовегетативные рефлексы, регулирующие деятельность внутренних органов, сосудов, желез, гладких мышц;
- общее воздействие, улучшающее процессы восстановления и регенерации с мобилизацией жизненных сил и укреплением иммунной системы.
Классификация методов электролечения:
- По режиму воздействия: постоянные и переменные импульсные токи.
- По величине напряжения: токи с высокой и низкой частотой.
- По характеру энергии: контактные процедуры и дистанционные.
Виды процедур электролечения
К физиотерапевтическим методам электротерапии относится свыше десятка различных процедур, основанных на действии электрического и электромагнитного полей на клетки и ткани организма.
Резюме
- Вред для тела зависит от силы электрического тока. Более высокое напряжение позволяет создавать более высокие и опасные токи. Сопротивление противодействует току, поэтому хорошей защитой от электрических ударов является высокое сопротивление.
- Любое напряжение выше 30 вольт обычно считается способным создавать опасные токи электрического удара.
- При работе с электрическими цепями определенно не стоит носить металлические украшения. Кольца, ремешки для часов, ожерелья, браслеты и другие подобные украшения обеспечивают отличный электрический контакт с вашим телом и сами могут проводить ток, достаточный для возникновения ожогов кожи даже при низком напряжении.
- Низкое напряжение всё еще может оставаться опасным, даже если оно слишком низкое, чтобы напрямую вызвать поражение электрическим током. Его может быть достаточно, чтобы напугать пострадавшего, заставив ее вздрогнуть и коснуться чего-то более опасного, находящегося в непосредственной близости.
- Когда необходимо работать с «живой» цепью (находящейся под напряжением), лучше всего выполнять работу одной рукой, чтобы предотвратить возможность возникновения опасного пути протекания электрического тока, «рука-рука» (через грудь).
Оригинал статьи:
- Ohm’s Law (again!)
