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電氣知識:渦流的詳解及應(yīng)用

2023-02-28 15:44 瀏覽:0 來源:鍋爐之家   
核心摘要:來這里,與機(jī)電老賀一起,學(xué)習(xí)機(jī)電知識,提升工作能力定義 當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時,就會產(chǎn)生一個變化的磁場,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,附近的另一個線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流的方向圓周方向,就像一圈圈的漩渦,這種產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象,我們稱為渦流現(xiàn)象。1、產(chǎn)生 如圖所示,在一根導(dǎo)體外面繞上線圈,讓線圈通入交

來這里,與機(jī)電老賀一起,學(xué)習(xí)機(jī)電知識,提升工作能力

定義

當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時,就會產(chǎn)生一個變化的磁場,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,附近的另一個線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流的方向圓周方向,就像一圈圈的漩渦,這種產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象,我們稱為渦流現(xiàn)象

1、產(chǎn)生

如圖所示,在一根導(dǎo)體外面繞上線圈,讓線圈通入交變電流,那么線圈就產(chǎn)生交變磁場。由于線圈中間的導(dǎo)體在四周方向是可以等效成一圈圈的閉合電路,閉合電路中的磁通量在不斷發(fā)生改變,所以在導(dǎo)體的圓周方向會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,電流的方向沿導(dǎo)體的圓周方向轉(zhuǎn)圈,就像一圈圈的漩渦。

在金屬塊中形成閉合回路的感應(yīng)電流叫做渦電流,簡稱渦流。導(dǎo)體中的渦流,既可以是感生電動勢引起的,也可以是動生電動勢引起的。把一塊導(dǎo)體放在變化著的磁場中或相對于磁場運(yùn)動時,由于導(dǎo)體內(nèi)部都可構(gòu)成閉合回路,穿過回路的磁通發(fā)生變化,因此在導(dǎo)體中都會產(chǎn)生感應(yīng)電流。只要電流在金屬塊中形成閉合回路,就可以稱為渦流。

2、熱效應(yīng)

渦流同一般電流一樣,會產(chǎn)生熱效應(yīng),且產(chǎn)熱多少符合焦耳定律。

真空冶煉爐

與電磁爐原理類似。將感應(yīng)爐外纏繞的線圈接到高頻交流電源上,線圈中產(chǎn)生交變磁場使?fàn)t體產(chǎn)生渦流,金屬發(fā)熱熔化,達(dá)到冶煉目的。其優(yōu)點(diǎn)是不需要燃料燃燒產(chǎn)熱,也就不需要空氣,可以在真空中進(jìn)行,防止空氣中雜質(zhì)與金屬反應(yīng),能夠冶煉高質(zhì)量的金屬。

電磁爐

工作時,電磁爐中通以低壓交變電流,在爐體附近空間產(chǎn)生交變磁場。這時如果爐體上方放有整塊導(dǎo)體制成的鍋體,由于電阻較小,鍋體中就會產(chǎn)生較大的渦流,產(chǎn)生大量的熱,加熱鍋體中的物質(zhì)。電磁爐具有許多優(yōu)點(diǎn):減少了熱傳遞環(huán)節(jié),提高能量利用效率;無煙火、無廢氣,環(huán)保無污染;爐體不發(fā)熱。

薄硅鋼片疊合鐵芯

用來增強(qiáng)線圈磁性的鐵芯(磁導(dǎo)率較大)在工作中會產(chǎn)生渦流使自身發(fā)熱,浪費(fèi)能量,甚至影響設(shè)備工作。因此在電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器、交流電磁鐵等設(shè)備的鐵芯材料中,都不使用整塊的鐵芯,而是采用表面涂有絕緣漆的一片片硅鋼片疊壓而成。這是因?yàn)楣桎撝泻?~5%的硅,可提高鐵芯的電阻率,此外鐵片與鐵片之間相互絕緣,使渦流被限制在狹小的薄片之間,回路的電阻很大,渦流便大為減小,從而使渦流損失大大降低。

3、磁效應(yīng)

探測地雷的探雷器是應(yīng)用渦流工作的。通有變化電流的長柄線圈在掃過地面時,地下金屬物體在交變磁場中產(chǎn)生渦流,渦流產(chǎn)生磁場影響線圈的磁場,從而觸發(fā)報警。而非金屬等絕緣材料不能產(chǎn)生渦流的,這樣便可以探測有金屬殼的地雷。機(jī)場車站等地應(yīng)用的的安檢門與其他類型的金屬探測儀也都是應(yīng)用渦流現(xiàn)象工作的。

4、機(jī)械效應(yīng)

電磁阻尼

當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時,渦流使導(dǎo)體受到的安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動。 電工測量儀表要求指針的擺動很快停下來,以便迅速讀出讀數(shù)(如電流表、電壓表等)。為達(dá)到此目的,電流表的線圈要繞在鋁框上,當(dāng)被測電流通過線圈時,線圈帶動指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動,鋁框在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生渦流,磁場對這個渦流的作用力阻礙它們的擺動,于是指針很快地穩(wěn)定指到讀數(shù)位置上。

電磁驅(qū)動

導(dǎo)體靜止,磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動時,渦流使導(dǎo)體受到的安培力會使導(dǎo)體運(yùn)動起來。 交流感應(yīng)電動機(jī)就是利用三相電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場,使導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動的。

5、渦流損耗

渦流損耗

導(dǎo)體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時,導(dǎo)體內(nèi)的感生的電流導(dǎo)致的能量損耗,叫做渦流損耗。在導(dǎo)體內(nèi)部形成的一圈圈閉合的電流線,稱為渦流(又稱傅科電流)。

渦流損耗的大小與磁場的變化方式、導(dǎo)體的運(yùn)動、導(dǎo)體的幾何形狀、導(dǎo)體的 磁導(dǎo)率和 電導(dǎo)率等因素有關(guān)。渦流損耗的計算需根據(jù)導(dǎo)體中的電磁場的方程式,結(jié)合具體問題的上述諸因素進(jìn)行?! ?/p>


置于隨時間變化的磁場中的導(dǎo)體內(nèi),也會產(chǎn)生渦流,如變壓器的鐵心,其中有隨時間變化的磁通,它在副邊產(chǎn)生 感應(yīng)電動勢,同時也在鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而產(chǎn)生渦流。這些渦流使鐵心發(fā)熱,消耗電能,這是不希望有的。但在感應(yīng)加熱裝置中,利用渦流可對金屬工件進(jìn)行熱處理?! ?/p>

大塊的導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動或處在變化的磁場中,都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,形成渦流,引起較大的渦流損耗。為減少渦流損耗,常將鐵心用許多鐵磁導(dǎo)體薄片(例如 硅鋼片)疊成,這些薄片表面涂有薄層 絕緣漆或絕緣的氧化物。磁通穿過薄片的狹窄截面時,渦流被限制在沿各片中的一些狹小回路流過,這些回路中的凈 電動勢較小,回路的長度較大,再由于這種薄片材料的 電阻率大,這樣就可以顯著地減小渦流損耗。所以, 交流電機(jī)、 電器中廣泛采用疊片鐵心。

6、減少渦流損耗的方法

渦流的危害

渦流一般都很大。由于電流的熱效應(yīng),渦流會使導(dǎo)體發(fā)熱,消耗能量,所以渦流有時是有害的。例如通過變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)中的交變電流磁場,會使鐵心產(chǎn)生渦流,渦流是鐵芯發(fā)熱,這樣就造成損耗(俗稱鐵損)并使設(shè)備產(chǎn)生熱量,溫度升高,絕緣材料容易老化,縮短變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的使用壽命,甚至使他們損壞。

渦流的應(yīng)用

渦流在各種電機(jī)、變壓器中是有害的,但也有可用之處,例如工廠冶煉合金時常常用的高頻感應(yīng)爐就是利用金屬導(dǎo)體塊中產(chǎn)生的渦流來熔化金屬,日常生活中使用的電磁爐也是利用渦流工作原理制作而成的。

減少渦流的方法

為了減小渦流損失,電機(jī)和變壓器的鐵心通常采用涂有絕緣漆薄硅鋼片疊壓而成。這樣渦流就被限制在狹窄的薄片之內(nèi),回路的電阻很大,渦流大為減弱,從而使渦流損失大大降低。

(注:源自網(wǎng)絡(luò),僅為整理供學(xué)習(xí)用)

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(責(zé)任編輯:小編)
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