惠龍電加熱裝置高頻電流集膚效應(yīng)簡介
等截面的導電體通過直流電流時,導體截面中的電流分布是均勻的,電流密度是相等的。
當?shù)冉孛娴膶щ婓w通過高頻交變電流時,導體截面上的電流分布將出現(xiàn)不均勻狀態(tài),電流只在導體表面層流過,表層的電流密度最大,導體探層電流密度較小,這種高頻交變電流的趨表現(xiàn)象,則被稱為電流的集膚效應(yīng)。
集膚效應(yīng)的產(chǎn)生原理如圖2-7所示,為了清晰地說明,圖2-7畫出的是通電直圓導體的剖面圖。當導體流過如圖2 - 7中箭頭所指示的電流方向時,根據(jù)電磁感應(yīng)定律的右手螺旋定則,產(chǎn)生逆時針方向的磁場,磁力線束進入和離開導體的剖面圖。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,這些離開或進入剖面的磁力線,將產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通阻止原有磁通的變化,形成反向磁通,反向磁通與感應(yīng)電流之間的關(guān)系,即方向按右手螺旋定則確定,這就形成圖2-7中的環(huán)形渦流,感應(yīng)環(huán)形渦流的方向見圓環(huán)指向,這些無數(shù)個圓環(huán)渦流以中心軸對稱。在導體的表面的感應(yīng)渦流與原電流方向一致,即加強了原電流,電流密度集中。在靠近導體中心處,感應(yīng)渦流與原電流方向相反,同原電流形成抵消作用,電流密度很小。
從以上分析可知,當導體通過交變電流時,導體表面出現(xiàn)電流擠聚現(xiàn)象,電流密度很大,而導體深處幾乎不流過電流。這種由導體本身電流產(chǎn)生的磁場,使導體電流在表面集中流動的現(xiàn)象,被稱為集膚效應(yīng)。在高頻應(yīng)用時,由于電流的集膚效應(yīng)特性,使導體有效截面積得不到充分利用。在產(chǎn)品設(shè)計中,應(yīng)根據(jù)不同的工作頻率,合理地選用載流導體的尺寸,或采用多根導體并聯(lián),既滿足載電流強度的要求,又提高導體的有效利用率。
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