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高頻變壓器設計與生產(chǎn)過(guò)程中,我們經(jīng)常會(huì )遇見(jiàn)多股線(xiàn)與利茲線(xiàn)的使用。多股線(xiàn)與利茲線(xiàn)的使用無(wú)疑增加了生產(chǎn)和材料采購的難度,降低了生產(chǎn)的效率,增加了生產(chǎn)的成本。
此時(shí),有同行存在疑問(wèn):在能通過(guò)同樣的電流的條件下,能不能把多股線(xiàn)和利茲線(xiàn)用單股銅導線(xiàn)替換呢? 答案是不一定可以。
在計算導線(xiàn)的電阻和電感時(shí),假設電流是均勻分布于它的截面上。嚴格說(shuō)來(lái),這一假設僅在導體內的電流變化率為零時(shí)才成立。換個(gè)說(shuō)法是,導線(xiàn)通過(guò)直流時(shí),能保證電流密度是均勻的。或者電流變化率很小,電流分布仍可認為是均勻的。對于工作于低頻的細導線(xiàn),這一論述仍然是可確信的。
但在高頻電路中,電流變化率非常大,不均勻分布的狀態(tài)甚為嚴重。高頻電流在導線(xiàn)中產(chǎn)生的磁場(chǎng)在導線(xiàn)的中心區域感應出最大的電動(dòng)勢。由于感應的電動(dòng)勢在閉合電路中產(chǎn)生感應電流,在導線(xiàn)中心的感應電流最大。因為感應電流總是在減小原來(lái)電流的方向,它迫使電流只限于靠近導線(xiàn)外表面處。出現集膚效應(又叫趨膚效應)。效應產(chǎn)生的原因主要是變化的電磁場(chǎng)在導體內部產(chǎn)生了渦旋電場(chǎng),與原來(lái)的電流相抵消。
趨膚效應使得導體內部的電流分布不均勻,電流集中在導體的外表的薄層,越靠近導體表面,電流密度越大,導線(xiàn)內部實(shí)際上電流較小。結果使導體的電阻增加,導線(xiàn)傳輸電流時(shí)效率減低,使它的損耗功率也增加。在設計繞組選擇電流密度和線(xiàn)徑時(shí)必須考慮趨膚效應引起的有效截面的減小。在導線(xiàn)通有高頻交變電流時(shí),需要考慮與計算穿透深度。