Capteur de courant de Foucault et ses trois (3+) applications importantes

Capteur de courant de Foucault

Les capteurs à courants de Foucault détectent la distance ou les défauts d'objets métalliques sans contact, dynamiquement avec précision.

Ils sont généralement utilisés pour mesurer des substances ferromagnétiques et non ferromagnétiques. Ils sont acceptables pour les applications dans des environnements industriels difficiles en raison de leur tolérance exceptionnelle, comme l'huile, la poussière, l'humidité et les interférences de champ. Des versions flexibles et miniatures proposées, pourraient également être utilisées pour la mesure à une distance où la place est limitée.

Quel est le principe du courant de Foucault?

Courant de Foucault sont les courants électriques induits dans les métaux par modification du champ magnétique. 

Les courants de Foucault circulent dans un chemin circulaire fermé à l'intérieur du conducteur, dans un plan vertical par rapport au champ magnétique.

Courant de Foucault à l'aide d'électroaimants
Courant de Foucault à l'aide d'électroaimants
Groupe Rosen, Schéma de principe PECCC BY-SA 3.0 États-Unis

Les courants de Foucault sont-ils CA ou CC?

Le courant est toujours dirigé à sens unique en cas de courant continu, alors qu'il est alterné en cas de courant alternatif. En DC, il n'y a aucune oscillation. Bien que dans les courants de Foucault, cependant, n'ont pas de direction fixe, ils circulent dans la nature. Le concept de courant alternatif et continu ne s'applique pas à ces courants, car il n'y a pas de direction spécifique dans laquelle ces courants circulent.

Les courants ne sont pas renvoyés à la source, car ils sont induits électromagnétiquement. Par conséquent, le chemin entre la bobine source en général et la charge, qui est la surface conductrice, dans ce cas, est incomplet. Les courants ne retournent pas à la source. La surface conductrice, où a effectivement été produit un tourbillon, dissipe leur énergie sous forme de chaleur. Et comme le circuit est techniquement ouvert, il ne peut pas être appelé AC ou DC.

Quelle est la différence entre le courant de Foucault et le courant induit? | Tout courant induit est-il un courant de Foucault?

Un courant de Foucault est un courant induit, mais dans du métal ou des matériaux où vous ne voulez pas de courant induit comme le noyau du transformateur ou le cadre de montage.

Comment les courants de Foucault sont-ils créés dans un conducteur?

Lorsqu'un conducteur est placé dans un flux magnétique variant dans le temps, le changement de flux dû à la variation des champs magnétiques induit de petites boucles dans le conducteur et le courant circule à travers ces boucles selon la loi de Faraday. Ces courants sont connus sous le nom de courants de Foucault.

Direction des courants de Foucault
Direction des courants de Foucault
QniemiecCourants de Foucault frCC BY-SA 3.0

Comment fonctionne un capteur de courant de Foucault?

Principe de fonctionnement du capteur de courant de Foucault

Les capteurs à courants de Foucault utilisent le principe de la formation des courants de Foucault pour déterminer le déplacement. Il se forme quand un champ magnétique changeant coupe un conducteur. Le mouvement relatif provoque un flux circulant d'électrons, ou électrons, dans le conducteur. Ces tourbillons en circulation d'électroaimants avec des champs magnétiques qui s'opposent à l'impact des champs magnétiques appliqués. Plus le champ magnétique est puissant, ou la conductivité du conducteur est élevée, ou même plus la vitesse comparative de déplacement est élevée, les courants induits et la zone opposée seront plus grandes. Les sondes à courants de Foucault perçoivent cette création de zones secondaires pour découvrir l'espace entre la sonde et la substance cible.

Quelles sont les applications des courants de Foucault?

Applications industrielles des courants de Foucault

Il existe diverses applications industrielles dans lesquelles les courants de Foucault sont exploités, sans tourbillon il ne fonctionnera pas correctement. Peu d'exemples sont le frein magnétique, les applications basées sur l'amortissement électromagnétique, le chauffage par induction, le wattmètre électrique, la lévitation électromagnétique, la caractérisation des métaux, les mesures de vibration et de position, essai structurel, etc. Certains d'entre eux ont été expliqués en détail comme suit:

  • Lévitation magnétique et effets répulsifs: Ici, la force de répulsion basée sur les courants de Foucault est utilisée dans diverses applications. Ce sont les critères de base qui ont été exploités lors de l'application en lévitation magnétique. Cette force peut soulever des objets lourds contre la gravité tels que le train, le monorail, etc., ce système fonctionne également par friction librement.
  • Fourneau à induction: les courants de Foucault peuvent être utilisés dans la fusion des métaux et à des fins de soudage, de reconception ou pour la fabrication d'alliages. Dans un appareil de chauffage à bobine, un courant alternatif à haute fréquence est autorisé à traverser une bobine qui entoure le métal respectif à fondre.
  • Freinage magnétique dans les trains: Habituellement, les trains circulent à des vitesses excessives, dorénavant, le système de freinage des trains devrait être efficace avec une transition en douceur vers une secousse de forme libre. L'effet des courants de Foucault a introduit par un électroaimant puissant, situé directement au-dessus des rails, il active les courants de Foucault dans les rails dans le sens opposé de la rotation des roues du train. Il est sans friction, donc pas de liaison mécanique; dorénavant, ce frein fonctionne sur une transition douce sans effet de secousse, mais uniquement applicable aux trains électriques.
  • Application basée sur l'amortissement électromagnétique: Peu de jauges ou d'instruments, c'est-à-dire le galvanomètre, utilisent l'effet des courants de Foucault. Leur noyau fixe non magnétique par un matériau métallique est utilisé pour générer des oscillations de bobine de courant de Foucault, qui à son tour s'oppose au mouvement de la bobine et la met au repos par ces forces opposées.
  • En variateur de vitesse:  Un variateur de vitesse couplé à courant de Foucault peut être atteint à vitesse variable selon les besoins pour différentes applications industrielles.

** Bien que les courants de Foucault ne soient pas souhaitables dans certaines applications, ils peuvent créer des interférences magnétiques indésirables dans le signal souhaité. Lorsque nous appliquons des aimants à champ élevé, l'analyse du champ d'erreur créé par le tourbillon doit être calculée et prise en charge pour une meilleure précision.

Applications pour capteur de courant de Foucault

Capteurs à courants de Foucault largement utilisés dans l'industrie en raison de leur stabilité et de leur applicabilité dans des conditions extrêmes. Tel que

  • Les capteurs à courants de Foucault mesurent les vibrations dans les usines de galvanisation d'acier
  • Pour mesurer l'épaisseur de la plaque métallique de la tôle, des tuyaux ou des tubes creux ont également utilisé un capteur de courant de Foucault
  • Le mouvement de la position du cylindre dans un moteur à combustion interne a également un capteur de courant de Foucault
  • Pour mesurer le mouvement des vérins hydrauliques, un capteur de courant de Foucault peut également être utile.
  • Employé dans un avion aéronautique tel qu'un interrupteur de verrouillage de porte et un volet de train d'atterrissage, etc.
Schéma de capteur de courant de Foucault
Schéma de capteur de courant de Foucault
MatthiasDDSchéma Ferraris-SensorCC BY-SA 3.0

Capteur de déplacement de type courant de Foucault

Capteur de courant de Foucault
Capteur de courant de Foucault

Principe de détection

Les champs magnétiques haute fréquence sont utilisés dans la méthode des courants de Foucault. Cette haute fréquence. Le champ magnétique est créé en faisant circuler des courants à haute fréquence dans la bobine placée à l'intérieur des capteurs à courants de Foucault appelés parfois sondes ou tête de capteur. Supposons qu'une cible (métal) soit introduite dans ce champ magnétique. Dans ce cas, l'induction électromagnétique fait passer le flux magnétique à la surface de cette chose. Les courants de Foucault circulent perpendiculairement. Cela provoque une modification de l'impédance du capteur de courant de Foucault. Par conséquent, la distance pourrait être mesurée par ce processus.

Les détecteurs de déplacement du type à courants de Foucault produisent un champ magnétique pliable en utilisant un présent à haute fréquence dans la tête de détection. Lorsqu'il y a un élément de mesure (métal) à l'intérieur de ce champ magnétique, un courant excédentaire est généré autour du flux magnétique, qui passe à travers la surface de l'objet en raison du résultat de l'induction électromagnétique. Cela affecte l'impédance de la bobine à l'intérieur de la tête de détection.

Étant donné que l'espace entre l'élément de mesure (alliage) et la pointe du capteur devient plus petit, plus le courant est généré, et la perte d'énergie dans la pointe du capteur à courants de Foucault augmente. Pour cette raison, une fois que l'espace est créé plus près, l'oscillation diminue. Une fois que l'espace est plus élevé, l'oscillation devient plus grande. Les détecteurs rectifient les variantes de l'oscillation, ce qui déclenche une modification de la tension continue. Mais, la linéarité est fixée par linéarisation, et un résultat proportionnel à l'espace peut être trouvé.

Les interférences mutuelles ont parfois un impact sur cette mesure.

Montage face à face

Capteur de courant de Foucault: montage face à face

Montage parallèle

Montage parallèle

Il existe plusieurs méthodes d'interférence entre les deux; certains d'entre eux sont les suivants:

  • Les capteurs à courants de Foucault doivent être installés avec un espacement, de sorte qu'aucune interférence ne soit provoquée.
  • Doit être installé, avec un type de fréquence différent.
  • Doit être installé compte tenu de la fonction de prévention des interférences.

Pour en savoir plus sur les courants de Foucault, cliquez sur Frein à courant de Foucault et Essais par courants de Foucault.

À propos du Dr Subrata Jana

Je suis Subrata, Ph.D. en génie, plus particulièrement intéressé par les domaines liés aux sciences nucléaires et énergétiques. J'ai une expérience multi-domaines allant de l'ingénieur de service pour les variateurs électroniques et les microcontrôleurs à des travaux de R&D spécialisés. J'ai travaillé sur divers projets, y compris la fission nucléaire, la fusion au solaire photovoltaïque, la conception de réchauffeurs et d'autres projets. J'ai un vif intérêt pour le domaine scientifique, l'énergie, l'électronique et l'instrumentation, et l'automatisation industrielle, principalement en raison du large éventail de problèmes stimulants hérités de ce domaine, et chaque jour il évolue avec la demande industrielle. Notre objectif ici est d'illustrer ces sujets scientifiques complexes et non conventionnels d'une manière simple et compréhensible.
Je suis passionné par l'apprentissage de nouvelles techniques et guide les jeunes esprits pour qu'ils se comportent comme un professionnel, aient une vision et améliorent leurs performances en enrichissant leurs connaissances et leur expérience.
En dehors du front professionnel, j'aime la photographie, la peinture et l'exploration de la beauté de la nature. Connectons-nous via linkedin - https://www.linkedin.com/in/subrata-jana-399336140/

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