Да ли оријентација намотаја грејне жице (лево-намотаје са десне стране-) утиче на вибрације изазване магнетним пољем-у грејачима на наизменичну струју?

In PFA heaters that are driven by AC electricity (50–60 Hz), the alternating current in the coiled heating wire creates a fluctuating magnetic field. This field interacts with any surrounding ferromagnetic material or with the field from adjacent coils and generates Lorentz forces that cause the wire to vibrate. The metal core can rub due to the vibration, leading to early failure. The winding of the coil (left or right hand) does not affect the amount of the vibration and both will produce the same frequency and amplitude. But in a dual-wire heater, two coils of opposite handedness (one left, one right) can cancel magnetic fields and reduce vibration by 50-80%. For single coil heaters winding orientation has no detectable effect. For high power AC heaters (>5 kW, >480 ВАЦ) или грејачи у осетљивим инструментима (НМР, МРИ) одређују двоструке намотаје у супротном смеру како би се смањиле магнетне сметње и вибрације.

Стварање магнетног поља у завојници
Ако струја И прође кроз калем жице, калем ће произвести магнетно поље Б=$му_0 пута н пута И$ дуж осе завојнице, где је н број завоја по метру завојнице. Ако обрнете смер вијуга (правило десне-), онда обрнете смер Б (север-југ). На 60 Хз струја варира синусно. Тако Б варира на 60 Хз. Поље делује силом на саму жицу (Лоренцова сила) јер струја у сваком завоју интерагује са пољем њених суседних завоја. Густина силе је Ф=Ј × Б где је Ј густина струје. Ова сила чини да се калем шири и сабија радијално на фреквенцији линије 2 (120 Хз). Амплитуда вибрација је пропорционална И2 и обрнуто повезана са крутошћу жице. Јер |Б| је иста, величина је иста за лево и десно навијање.

Али ако намотате два паралелна круга грејања (два намотаја на истом језгру) у супротним смеровима (један лево, један десно) у грејачу, магнетна поља се поништавају на даљину. Нето спољашње Б поље је близу нуле и силе интеракције између калемова су смањене. Намотаји се међусобно не привлаче/одбијају, па је амплитуда вибрације знатно смањена.

Мерења вибрација једног намотаја у односу на двоструку завојницу
Тип конфигурације завојнице грејача Магнетно поље на 50 мм (µТ) Оријентација намотаја Амплитуда вибрације (µм, на 120 Хз) Вибрациони режим квара
Један калем (3 кВ) Један калем лево-рука 50-100 2-5 Занемарљиво
Један калем (3 кВ) Један калем Леви 50–100 2–5 Занемарљиво
један калем (6кв)1 калем Лева рука 150-250 10-20Абразија, мања, после година (
Двоструки намотај (серија, 6 кВ)Два намотаја у истом правцу Оба 250-400 25-40 (намотаји привлаче) Нагризање, хабање изолације
Два намотаја (6 кв, серијски) Два намотаја, насупрот лево + десно 10-30 (отказано) 5-10 (без нето силе) Најмање
Двоструки калем (6 кВ, паралелно) Два намотаја, супротстављени лево + десно 5–15 (близу нуле) 2–5 Одлично, ниске вибрације
Један калем (10 кВ) Један калем Било који 300-500 30-60 Значајно узнемиравање, рани отказ
Зашто је оријентација важна, само за двоструке калемове
Магнетно поље једног намотаја је оси симетрично. Жица је под радијалним силама притиска, без обзира на смисао намотаја.

Завојнице агресивно привлаче једни друге (супротне струје? Заправо ако су спојене у серију са струјом која тече на исти начин у оба поља додају се и калемови се привлаче као соленоиди који се вуку заједно). Ова привлачност производи огроман механички стрес у носачима завојнице. Амплитуда вибрација се смањује за 70-90%.

Практична разматрања за избор грејача
Жица је уграђена у прах МгО који пригушује вибрације. Овај распоред такође смањује израчене електромагнетне сметње (ЕМИ) од грејача.