根据 麦克斯韦电磁理论可知,闭合导体周围会产生变化的磁场,变化磁场周围也会产生变化的电场。我们知道,导线单独穿管时,其中的电流产生的磁通穿过钢管管壁,这一磁通必然在钢管这一铁磁磁物质中产生铁磁损耗,其包括磁滞损耗和涡流损耗,其中涡流损耗是主要的;如闭合磁路包围的载流导体较长时,导体温度升高,导体的电阻率增大,导体电阻的功率损耗为PR=电阻率*I*I*L/S,这一损耗将使钢铁与导体的温度升高,导线发热,大大降低导线之载流量,严重时会烧坏导线或钢管周围的物品!因此必须交所有相线及N线同穿同一管道!
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线圈通入交变电流,产生交变磁场。线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路,闭合电路中的磁通量在不断发生改变,在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流,这种感应电流的现象称为涡流。
涡流
eddy current
电磁感应作用在导体内部感生的电流。又称为傅科电流。导体在磁场中运动,或者导体静止但有着随时间变化的磁场,或者两种情况同时出现,都可以造成磁力线与导体的相对切割。按照电磁感应定律,在导体中就产生感应电动势,从而驱动电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同,其路径往往有如水中的漩涡,因此称为涡流。导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时,因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式,结合具体问题的上述诸因素进行。
置于随时间变化的磁场中的导体内,也会产生涡流,如变压器的铁心,其中有随时间变化的磁通,它在副边产生感应电动势,同时也在铁心中产生感应电动势,从而产生涡流。这些涡流使铁心发热,消耗电能,这是不希望有的。但在感应加热装置中,利用涡流可对金属工件进行热处理。
大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中,都要产生感应电动势,形成涡流,引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗,常将铁心用许多铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成,这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时,涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过,这些回路中的净电动势较小,回路的长度较大,再由于这种薄片材料的电阻率大,这样就可以显著地减小涡流损耗。所以,交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。
另一方面,利用涡流作用可以做成一些感应加热的设备,或用以减少运动部件振荡的阻尼器件等。