趨膚效應也叫集膚效應 ,導線通入交流電或者交變磁場時,電流在導線橫截面上的分布是不均勻的,導體表面的電流密度大,導體中心的電流密度小,這樣就會造成導體內部電流小、導體表面**(皮膚)**電流大的現象,隨著頻率的升高,這種現象越明顯,下圖為導體通入交流電后電流密度的熱成像分布情況。
趨膚效應熱成像
為了傳輸更大的電流,通常會增大導體的截面積,隨著截面積的增大,遠離表面的中心處電流密度明顯減小,因此傳輸較大電流的導體,其截面積為長方形,而不是圓形或者正方形。如交流配電柜的進線母排,我國使用的交流電頻率為50Hz,傳輸導體為銅介質時,其趨膚深度約為8mm,這就告訴我們用來傳輸交流電的導體厚度不能太厚,一般情況下傳輸電流的銅排厚度小于12mm。
銅介質的趨膚深度
傳輸交流電時,由于趨膚效應的影響造成導線的等效電阻增大,進而使其損耗增大,我們可以盡最大的可能增加傳輸導體的表面積,在相同橫截面的情況下,利用相互絕緣的多芯導線代替單根實心導線,或者使用空心導線傳輸交流電。導體的等效電阻降低就能傳輸更大的電流,這也是相同截面積情況下多芯電纜載流量**(導線承載傳輸電流的能力)更大的原因。**
既然趨膚效應存在于導體表面,那么在導體表面鍍金、鍍銀,減小傳輸的表面電阻從而改善交流等效電阻。利用趨膚效應,導體表面電流密度大的特性,增大通入導體交流電的頻率,這將導致導體表面溫度迅速上升,之后迅速冷卻金屬導體,工業中的淬火工藝就已經在趨膚效應的作用下完成。
趨膚效應其實質是電磁感應——渦流的體現,導體流入交流電在電流傳輸的垂直平面形成交變磁場,交變磁場產生感應電動勢,感性電動勢在導體內部形成渦流電流,這個渦流電流總是阻礙著通入交流電流的變化,你可以形象地理解為渦流這種力量把導體內部的電流擠到了導體表面**。**
渦流與趨膚效應
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