① 集膚效應(電渦流)
集膚效應又叫趨膚效應。是電流或電壓以頻率較高的電子在導體中傳導時,會聚集於總導體表層,而非平均分布於整個導體的截面積中。
因為當導線流過交變電流時,根據楞次定律會在導線內部產生渦流,與導線中心電流方向相反,。由於導線中心較導線表面的磁鏈大,在導線中心處產生的電動勢就比在導線表面附近處產生的電動勢大。這樣作用的結果,電流在表面流動,中心則無電流,這種由導線本身電流產生之磁場使導線電流在表面流動。
集膚效應是電磁學,渦流學(渦旋滾侍電流)的術語。這種現象是由通電鐵磁性材料,靠近未通電的鐵磁性材料,在未通電的鐵磁性材料表面產生方向相反的磁場,有了磁場就會產生切割磁力線的電流,這個電流就是所謂的渦旋電流,這個現象就是集膚效應。
集膚效應 - 電流的集膚效應
第一,電子在導體內總是沿著阻力最小的路線流動。在導體表面及近表層的結構元與導體表面基本平行,電子在其間換位流動阻力較小。而在導體內部結構元呈上下、左右、前後空間排列,電子在其間定向流動要受到五個方向的阻力,(而在表面只有三個方向的阻力)可見電子在導體表層附近運行的阻力要比在內部小得多,這樣就導致了電流的集膚效應。
其二,當電子在導線內移動時,在其運動的垂直方向伴生著磁場,(右手定則)其它電子在磁場的作用下向逐步向周邊發散移動,於是移向了導線的表層附近,形成了電流的集膚效應。
其三,當然還枝運有溫度的影響:在導體內部,電阻產生的熱不易散發,溫度較高,價和電子運轉的速率高,線路不是很扁平,這樣就導致了電子通路相對窄小,電阻就高。在導體的表面,散熱快、溫度低,價和電子運轉的速率低,線路扁平,這樣就導致了電子通路相對寬大,而故導體表面電阻小,外來電子運行較快,這也是電流集膚的原因之一。 尖端放電當導體的某部分做得很細很尖時,尖端部分的表面積相對較大,換位移動到此的電子密大搭吵度相對較大,在尖端部分甚至有些擁擠,有部分電子在擁擠中從尖端溢出,於是就導致了尖端放電現象。
② 感應加熱集膚效應深度計算公式是什麼
電流「透入深度」:
從導體表面到電流密度減小到表面電流密度的1/e(0.368)處的徑向距離。
1)頻率較鋒稿高時(Δ/R>=2.5),
在「透入深度」區域消耗的電功率為總功率的86%。有效加熱層δ=Δ。
2)頻率較低時(Δ/R<2.5),
δ=0.2R。
3)一般在2Δ處,功率幾改談乎銀殲孝降為0
③ 什麼是集膚效應
集膚效應(又稱趨膚效應)是指導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內部的電流分布不均勻的一種現象。隨著與導體表面的距離逐漸增加,導體內的電流密度呈指數遞減,即導體內的電流會集中在導體的表面。
從與電流方向垂直的橫切面來看,導體的中心部分電流強度基本為零,即幾乎沒有電流流過,只在導體邊緣的部分會有電流。簡單而言就是電流集中在導體的「皮膚」部分,所以稱為集膚效應。產生這種效應的原因主要是變化的電磁場在導體內部產生了渦旋電場,與原來的電流相抵消。
減緩趨膚效應的方法
一種減緩趨膚效應的方法是採用所謂的利茲線(源自德語:Litzendraht,意為「編織起來的線」)。利茲線採用將多條金屬導線相互纏繞的方法,使得電磁場能夠比較均勻地分布,這樣各導線上的電流分布就會較為平均。
使用利茲線後,產生顯著趨膚效應的頻率可以從數千赫茲提高到數兆赫茲。利茲線一般應用在高頻交流電的傳輸中,可以同時減緩趨膚效應和鄰近效應。
高電壓大電流的架空電力線路通常使用鋼芯鋁絞線,這樣能使鋁質部分的工作部分溫度降低,減低電阻率,並且由於趨膚效應,電阻率較大的鋼芯上承載極少的電流,因而無關緊要。
④ 關於集膚效應和鄰近效應系數的計算問題
高頻時,銅導線中電流經過猛判的橫截面的厚度約等於趨膚深度δ:
δ=2.5根號下1/f
δ 表示趨膚深度 單位um ;f 表示脊首頻率 單位GHz。
臨近效應系櫻知數數是問串擾系數?
可以看看《信號完整性分析》。