Arus eddy merupakan arus listrik yang diinduksikan kedalam konduktor dengan mengubah medan magnet konduktor tersebut. Sirkulasi pusaran arus ini memiliki induktansi dan medan magnet. Medan ini dapat menyebabkan tolakan, tarikan, dorongan, dan efek pemanasan. Arus eddy terbentuk ketika terjadi perubahan letak konduktor dalam sebuah medan magnet. Konduktor yang bergerak dalam sebuah medan magnet yang tetap ataupun megan magnet yang berubah disekitar konduktor yang diam, keduanya menyebabkan arus eddy terbentuk dalam konduktor tersebut. Arus eddy menghasilkan losses resistif yang dapat mengubah beberapa bentuk energi, seperti energi kinetik menjadi panas.
Disipasi Daya Arus Eddy
Dengan beberapa asumsi, daya yang hilang selama ada arus eddy per unit massa untuk lapisan tipis atau kabel dapat dihitung menggunakan rumus:
Dimana, P =
B p
daya yang hilang per unit massa (W/kg)
= puncak medan magnet (T)
d =
ketebalan lapisan atau diameter kabel (m)
f =
frekuensi (Hz)
k =
konstanta, 1 untuk lapisan tipis dan 2 untuk kabel
ρ
= resistifitas bahan (Ωm)
D
= densitas bahan (kg/m ) 3
Rumusan ini hanya berlaku ketika frekuensi magnetisasi tidak mengakibatkan skin effect , berarti gelombang elektromagnetik sepenuhnya menembus bahan.
Ski n E ff ect
Skin Effect merupakan
kecenderungan arus AC menjadi
terdistribusi kedalam sebuah konduktor sehingga kepadatan arus terbesarnya terdapat didekat permukaan konduktor, dan berkurang sebanding dengan kedalaman konduktor.
Dalam perubahan medan yang sangat cepat, medan magnet tidak sepenuhnya menembus bahan. Hal ini mengakibatkan terjadinya skin effect , sehingga perhitungan tadi menjadi tidak valid. Tetapi, peningkatan frekuensi pada medan yang tetap akan selalu menyebabkan peningkatan arus eddy. Kedalaman tembus dapat dihitung dengan menggunakan rumusan:
Dimana, δ = kedalaman penetrasi (m) f = frekuensi (Hz) µ = permeabilitas magnet bahan (H/m) σ = konduktivitas listrik bahan (S/m)
Pengujian Arus Eddy
Pengujian arus eddy menggunakan induksi elektromagnet untuk mendeteksi cacat dalam bahan konduktif. Dalam pengujian arus eddy yang standar, sebuah kumparan yang melingkar pembawa arus ditempatkan dekat dengan benda yang diuji (harus konduktif elektrik). Arus dalam kumparan akan menghasilkan perubahan medan magnet yang berinteraksi dengan benda uji sehingga menghasilkan arus eddy. Perbedaan fasa dan magnitude arus eddy ini dapat dimonitor menggunakan sebuah kumparan “penerima” kedua, atau dengan mengukur perubahan arus yang mengalir dalam kumparan “eksitasi” primer. Perubahan konduktivitas listrik atau permeabilitas magnet benda uji, atau adanya kecacatan, dapat mengakbatkan perubahan arus eddy dan perubahan fasa dan amplitudo arus yang akan diukur. Namun, arus eddy dapat mendeteksi retak yang sangat kecil didalam atau didekat permukaan bahan, permukaan memerlukan persiapan yang minimal, dan geometri fisik kompleks dapat diteliti. Hal ini juga berguna untuk membuat konduktivitas listrik dan pengukuran ketebalan lapisan. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Respon Arus Eddy
Beberapa faktor, diluar kecacatan, dapat mengakibatkan respon arus eddy. Beberapa faktor utamanya, antara lain:
Konduktivitas Bahan
Konduktivitas sebuah bahan memiliki efek langsung pada aliran arus eddy. Semakin baik konduktivitas bahan, maka akan semakin baik pula aliran arus eddy pada permukaan bahan.
Permeabilitas
Permeabilitas dapat digambarkan sebagai seberapa mudah sebuah bahan dapat dimagnetisasi.
Frekuensi
Respon arus eddy sangat dipengaruhi oleh frekuensi tes yang ditentukan, untungnya hal ini merupakan sesuatu yang dapat kita kendalikan.
Geometri
Struktur geometri benda juga akan berefek pada respon arus eddy. Ketebalan bahan yang lebih kecil daripada kedalaman penetrasi efektif juga berefek pada respon arus eddy.
Kedekatan / Lift-off
Semakin dekat sebuah kumparan periksa pada permukaan, maka efek pada kumparan tersebut akan semakin baik.
Kedalaman Penetrasi
Densitas arus eddy, dan kekuatan respon dari sebuah kecacatan, paling besar terletak pada permukaan logam yang sedang diuji dan menurun sebanding dengan kedalamannya. Secara matematis dapat didefinisikan sebagai “kedalaman standar penetrasi” dimana arus eddy sebesar 37% dari nilai permukaan. Kedalaman penetrasi dapat menurun ketika adanya peningkatan frekuensi, peningkatan konduktivitas, dan peningkatan permeabilitas bahan. “Kedalaman penetrasi efektif” biasanya didefnisikan sebesar tiga kali kedalaman standar, dimana densitas arus eddy menurun sekitar 3% dari nilai permukaannya. Inilah kedalaman yang dianggap tidak berpengaruh pada bidang arus eddy. Bidang Impedansi
Respon arus eddy pada sebuah kumparan tunggal dapat dideskripsikan dengan referensi dari “bidang impedansi”.
