一涡流原理
如图1所示,当与闭合线圈合页的磁路发生变化时,将在闭合线圈上形成感应电动势而产生感应电压。
图1、涡流图解一
如图2所示,绕有线圈的铁芯的截面,可以等效为无数个闭合的环型线圈的组合,当线圈中通过交变电压时涡流效应,在这种闭合的环型线圈中同样会形成感应电压,这种感应电压如同水底的一个个旋涡一样,因而,人们称其为涡流。
图2、涡流图解二
可见,实际上涡流是电磁感应现象的一种表现方式。涡流在1851年被英国化学学家莱昂.傅科所发觉,因而,亦称傅科电压。
二涡流特征
1、图2中的多个闭合线圈中,越紧靠外围的线圈,其包含的磁力线越多,依照电磁感应定律,其感应电动势也越大涡流效应,涡流疗效越显著。也就说,导体的截面积越大,涡流疗效越明显;
2、电流的频度越高,铁损变化率越大,E=Ndφ/dt,感应电动势也越大,涡流疗效越明显;
3、导体的阻值率越小,感应电压越大,涡流疗效越明显。
三涡流抑制
涡流会形成热量,在变压器及马达的铁芯中,这些现象是我们不希望的,因而,须要加以抑制,按照涡流的第一个特征,铁芯采用许多薄的硅钢片叠合而成,涡流的闭合回路大大降低,涡流明显降低。按照涡流的第三个特征,减小铁心材料的内阻率,也可以抑制涡流,常用的铁心材料是硅钢。
按照第二个特征,同一台变压器,电压相同时,频度越高,涡流越明显,涡流耗损也越大。
图3、叠块状硅钢片抑制涡流
四涡流借助
涡流会导致好多影响,例如趋肤效应和毗邻效应:
趋肤效应原理及对线缆载流量的影响>>>
毗邻效应原理及对线缆载流量的影响>>>
世间万物,有利必有弊,有弊必有利。
借助导体中涡流的热效应,可以制做各类感应加热设备。如:真空炼钢炉、电磁炉。电磁灶的台面下安装有线圈,当线圈通过高频交流电时,在台面与金属锅底之间形成强悍的交变的磁场,交变磁场穿过锅底,在锅底产生强涡流,形成大量的热量。
图4、涡流效应用于制做电磁炉
借助导体的涡流效应可以制做金属侦测器,金属侦测器的通过高频交变电压,在金属物中感应出涡流,涡流又形成磁场,影响原先的磁场,侦测器测量到磁场的变化,得悉金属的存在。
图5、涡流效应用于制做金属侦测器