EC21 - Projeto da Sonda (Bobina)
traduzido do sítio: http://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Magnetism/Physics/diameter.php
A
característica mais importante no ensaio de correntes parasitas é a
forma
como as correntes elétricas são induzidas e detectadas no material sob
teste, Isso depende do projeto da sonda, que pode conter uma ou mais
bobinas. A bobina consiste num comprimento de fio espiralado em forma
de hélice ao redor de um certo comprimento de tubo ou barra,
considerada como base de montagem da sonda. O enrolamento da bobina
usualmente tem uma ou mais camadas de fios para aumentar o valor da
indutância para um dado comprimento de bobina. Como discutido nas
páginas
anteriores, as sondas podem conter uma ou mais bobinas, um núcleo, tipo
entre ferro e
blindagem. Todos têm um efeito importante na sonda, mas é a bobina que
requer
a maior consideração no seu projeto.
Uma
bobina consiste de um comprimento de fio enrolado de forma
helicoidal em torno do comprimento de um material base de montagem. O
principal objetivo
do material base de montagem é fornecer uma quantidade suficiente de
rigidez para evitar a distorção da bobina. Esse material base de
montagem empregado para fabricar bobinas maiores (sondas envolventes
ou superficiais amplas [panqueca]) geralmente são na forma de
tubos ou anéis (volumes ocos) feitos com material dielétrico. Bobinas
de pequenas dimensões são espiraladas diretamente sobre um material
base sólido (arame ou barra de material dielétrico). A
região dentro da bobina, que consiste do material base de montagem ou
mesmo do ar, é chamada de núcleo. Quando o núcleo é ar ou um material
não condutor, a sonda é freqüentemente referida como uma sonda de
núcleo de ar. Algumas bobinas são enroladas em torno de um núcleo
de ferrita que concentra o campo magnético da bobina em uma área menor
que o núcleo físico.
Estas bobinas são referidas como bobinas com entre ferro.
O
fio usado em uma sonda de correntes parasitas é tipicamente feito de cobre
ou outro metal não ferromagnético para evitar efeitos de histerese magnética. O
enrolamento geralmente tem mais de uma camada de modo a aumentar o
valor da indutância (L) para um determinado comprimento de bobina. Quanto
maior a indutância (L) de uma bobina, em uma determinada freqüência,
maior a sensibilidade do ensaio de correntes parasitas. É
essencial que a corrente elétrica que circula através da bobina seja o
mais baixa possível. Uma corrente muito alta pode produzir: - um aumento na temperatura, daí uma expansão da bobina, que aumenta o valor de L.
- histerese magnética, que é pequena, mas detectável quando um núcleo ferrita é usado.
O
tipo mais simples de sonda é a com bobina única, que tem uso
generalizado. O aplicativo abaixo pode ser usado para calcular o efeito
dos diâmetros internos e externos, comprimento, número de espiras e
diâmetro do fio em um projeto simples de sonda. Cálculo da auto-indução da
sonda. As unidades dimensionais são em milímetros.
Quanto maior a indutância (L) de uma bobina, a uma dada freqüência, maior será a sensibilidade do ensaio de correntes parasitas.
Um valor mais preciso de L pode ser calculado por: L = Kn2 p [ (ro2
- rc2) - µrrc2] µo/l
- ro é o raio médio da bobina.
- rc é o raio do núcleo.
- l é o comprimento da bobina.
- n é o número de voltas (espiras) da bobina.
- µr é a permeabilidade relativa do núcleo da bobina.
- µo é 4 p x 10-7 H/m (i.e. a permeabilidade no espaço livre).
- K é uma constante adimensional característica do comprimento e dos diâmetros interno e externo da bobina.
Na
internet é possível encontrar várias páginas sítios com cálculos de
auto indutância de vários tipos de bobinas. Segue um deles que
concentra vários outros nessa área: http://educypedia.karadimov.info/electronics/electroniccalculatorcoils.htm
Para efeitos apenas de inspeção por correntes parasitas, e não de
projeto de sondas o importante é memorizar que a auto indutância é
proporcional principalmente ao quadrado do diâmetro e do número de
voltas da bobina. Sondas maiores e com mais voltas produzirão em
princípio maior resposta do ensaio.
L = N2 x D2
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