Pyörrevirroista

Pyörrevirroista, eli eddy-virroista, tarkoitetaan johtavissa aineissa syntyviä virtoja, jotka indusoituvat muuttuvan magneettikentän vaikutuksesta tai kun johtoa liikuttaa magneettikentässä. Virrat muodostuvat suljettuihin kiertopaineisiin ja niiden suunta sekä voimakkuus seuraavat Faradin ja Lenzin lakeja: ne pyrkivät vastustamaan magneettikentän muutosta. Energiasta osa muuttuu lämmöksi resistanssin vuoksi, mikä ilmentyy erityisesti tehokkaassa lämmityksessä tai häviöinä sähköverkko- ja konejärjestelmissä.

Ilmiö esiintyy monenlaisissa yhteyksissä. Esimerkiksi sähköverkojen muuntajissa ja sähkömoottoreissa pyörrevirrat aiheuttavat tehohäviöitä rautaytimessä, jota vastaanotetaan laminaatioilla ja eristämisellä. Toisaalta pyörrevirtoja voidaan hyödyntää: induktiolämmityksessä virtojen avulla syntyy paikallista lämpöä, ja eddy current -mittauksia käytetään epämuodostumien tai halkeamien havaitsemiseen metallien laadunvalvonnassa.

Ominaisuudet ja mitoitus perustuvat makswellin yhtälöihin. Yksinkertaisessa tasaisessa, homogeenisessä johtimessa magneettikentän muutoksen leviämistä kuvataan magneettikentän diffuutiolla, ja ilmiöön liittyy ns. iho-efekti: korkeilla taajuuksilla virrat rajoittuvat johtimen pintaan, jolloin syvyysvaikutus pienenee. Ihoaineen paksuus on likimäärin δ = sqrt(2/(ω μ σ)). Tämä vaikuttaa sekä häviöihin että suunnitteluun elektroniikassa, sähkömootoreissa sekä rautasysteemeissä.