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中频电流集肤效应与穿透深度?

远拓机电 人气:23 发表时间:2020-07-30 08:36:19

 频电流集肤效应与穿透深度

等截面的导电体通过直流电流时,导体截面中的电流分布是均匀的,电流密度是相等的。

当等截面的导电体通过频交变电流时,导体截面上的电流分布将出现不均匀状态,电流只在导体表面层流过,表层的电流密度最大,导体深层电流密度较小,这种中频交变电流的趋表现象,则被称为电流的集肤效应。

集肤效应的产生原理如图2-7所示,为了清晰地说明,图2-7画出的是通电直圆导体的剖面图。当导体流过如图2-7中箭头所指示的电流方向时,根据电磁感应定律的右手螺旋定则,产生逆时针方向的磁场,磁力线束进和离开导体的剖面图。根据电磁感应原理,这些离开或进入剖面的磁力线,将产生感应电流,感应电流产生的磁通阻止原有磁通的变化,形成反向磁通,反向磁通与感应电流之间的关系,即方向按右手螺旋定则确定,这就形成图2-7中的环形涡流,感应环形涡流的方向见圆环指向,这些无数个圆环涡流以中心轴对称。在导体的表面的感应涡流与原电流方向一致,即加强了原电流,电流密度集中。在靠近导体中心处,感应涡流与原电流方向相反,同原电流形成抵消作用,电流密度很小。

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从以上分析可知,当导体通过交变电流时,导体表面出现电流挤聚现象,电流密度很大,而导体深处几乎不流过电流。这种由导体本身电流产生的磁场,使导体电流在表面集中流动的现象,被称为集肤效应。在高频应用时,由于电流的集肤效应特性,使导体有效截面积得不到充分利用。在产品设计中,应根据不同的工作频率,合理地选用载流导体的尺寸,或采用多根导体并联,既满足载电流强度的要求,又提高导体的有效利用率。

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