EC-08 - Indutância mútua
(A Base para o Método de Correntes Parasitas)

traduzido do sítio: http://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Magnetism/Physics/mutualinductance.php

O fluxo magnético através de um circuito pode ser relacionado com a corrente nesse circuito e as correntes em outros circuitos próximos, assumindo que não há ímãs permanentes próximos. Considere os dois circuitos seguintes.

O campo magnético produzido pelo circuito 1 interceptará o fio do circuito 2 e induzirá um fluxo de corrente. A corrente elétrica induzida no circuito 2 gerará seu próprio campo magnético que interagirá com o campo magnético do circuito 1. Em algum ponto P, o campo magnético consiste em uma parte devido a i₁ e uma parte devido a i₂. Esses campos são proporcionais às correntes que os produzem.

As bobinas nos circuitos são chamadas L1 e L2 e este termo (L) representa a auto indutância de cada uma das bobinas. Os valores de L1 e L2 dependem do arranjo geométrico do circuito (ou seja, número de voltas da bobina) e da condutividade do material. A contante M, chamada de indutância mútua dos dois circuitos, depende do arranjo geométrico de ambos os circuitos. Em particular, se os circuitos estiverem distantes um do outro, o fluxo magnético através do circuito 2 devido à corrente i₁ será pequeno e a indutância mútua será pequena. L₂ e M são constantes.

Podemos então, definir o fluxo, _B através do circuito 2 como a soma de duas partes.

_B2 = L₂i₂ + i₁M

Uma equação similar a equação acima pode ser escrita para o fluxo através do circuito 1.

_B1 = L₁i₁ + i₂M

Embora certamente não seja óbvio, pode-se mostrar que a indutância mútua é a mesma em ambos os circuitos. Portanto pode-se escrever como segue:

M_1,2 = M_2,1

Como a indução mútua é usada na inspeção por correntes parasitas?

Na inspeção por correntes parasitas, a corrente elétrica é gerada no material sob teste devido à indução mútua. A sonda de teste é basicamente uma bobina (fio espiralado formando um solenoide) através da qual a corrente alternada é feita circular. Portanto, quando a sonda está conectada a um aparelho (comumente chamado em inglês de "eddyscope"), ela é basicamente representada pelo circuito 1 da primeira figura desse capítulo. O segundo circuito, da figura acima, pode ser qualquer peça de material condutor que está sendo ensaiada (normalmente costuma-se dizer, na tentativa de aproximar matemáticamente a situação, que a peça funciona como uma bobina de apenas uma volta).

Clique na figuras para vê-las com mais detalhes.

Quando uma corrente alternada é feita circular através da bobina, um campo magnético é gerado dentro e ao redor da bobina. Quando a sonda é aproximada de um material condutor, como o alumínio, a mudança provocada no campo magnético da sonda gera fluxo de corrente (parasita) no material. A corrente induzida flui em laços (circulos) fechados em planos perpendiculares ao fluxo magnético. Ela é chamada de corrente parasita, no inglês "Eddy Currents", porque assemelha-se aos redemoinhos ("vortex") que a água forma em alguns pontos de córregos.

As correntes parasitas geram seus próprios campos magnéticos que interagem com o campo magnético primário da bobina. Medindo variações da resistência ohmica e da reatância indutiva da bobina, podem ser obtidas informações eletromagnéticas sobre o material ensaiado. Essas informações incluem a condutividade elétrica e a permeabilidade magnética do material, a quantidade de material cortando (influenciado) o campo magnético da bobina e a condição do material (ou seja, se ele contém descontinuidades metálicas). A distância que a bobina está do material condutor é chamada liftoff (efeito do acoplamento sonda-peça), e essa distância afeta a indutância mútua dos circuitos. O liftoff pode ser usada para fazer medições da espessura de revestimentos não condutores, como a tinta, que mantém a sonda afastada uma certa distância da superfície do material condutor.

Deve-se notar que se a amostra é ferromagnética, o fluxo magnético é concentrado e fortalecido apesar dos efeitos contrários que a corrente parasita provoca. O aumento da reatância indutiva devido à permeabilidade magnética dos materiais ferromagnéticos facilita a distinção desses materiais de materiais não ferromagnéticos.

Na figura abaixo, a sonda e a amostra são apresentadas em seção transversal. Os retângulos desenhados representam a seção transversal de um grupo de espiras da bobina. A distância do liftoff da sonda (embora liftoff seja o efeito causado na resposta do ensaio, é normalmente tratado como causa)  pode ser variada para ver os efeitos provocado nos campos magnéticos compartilhados (primário e secundário). O valor do liftoff foi estabelecido entre 0,001 a 0,1. A força do campo magnético é mostrada pela gráu de escurecimento das linhas que representam o campo.

Clique aqui para executar o aplicativo de indutância mútua no sitio do NDE Resource Center.

EddyFi©
Pequeno Liftoff	Grande LiftOff

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