當(dāng)塊狀導(dǎo)體置于交變磁場或在固定磁場中運動時,導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,而這個感應(yīng)電流會在導(dǎo)體內(nèi)形成閉合回路,產(chǎn)生能量消耗我們稱之為渦流損耗。直流電路中不考慮渦流。在交流電路中,電壓、電流大小及方向是周期性地在變化著,交流電流的流動伴隨著變化的磁場……導(dǎo)線又是處在變化的磁場中,導(dǎo)體內(nèi)部就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生,這樣引起的電流在導(dǎo)體中的分布隨著導(dǎo)體的表面形狀和磁通的分布而不同,其路徑往往有如水中的漩渦,因此稱為渦流。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,因渦流而導(dǎo)致能量損耗稱為渦流損耗。渦流損耗的大小與磁場的變化方式、導(dǎo)體的運動、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)。
變壓器產(chǎn)生渦流損耗的原理是比較簡單的,由于變壓器鐵芯除了是一種很好的導(dǎo)磁材料以外,同時它也屬于一種導(dǎo)電體;當(dāng)交變磁力線從導(dǎo)電體中穿過時,導(dǎo)電體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,在感應(yīng)電動勢的作用下,在導(dǎo)電體中就會產(chǎn)生回路電流使導(dǎo)體發(fā)熱;這種由于交變磁力線穿過導(dǎo)體,并在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和回路電流的現(xiàn)象,人們把它稱為渦流,因為它產(chǎn)生的回路電流沒有作為能量向外輸出,而是損耗在自身的導(dǎo)體之中。
渦流損耗是導(dǎo)體中有交變磁場時,根據(jù)電磁感應(yīng)定律,會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,該電流在導(dǎo)體中流動產(chǎn)生焦耳熱,使導(dǎo)體發(fā)熱,造成損耗,稱為渦流損耗。磁滯損耗是由于導(dǎo)磁體的磁滯回線的面積不為0產(chǎn)生的。磁滯回線包圍的面積越大,磁滯損耗越大。磁滯損耗會導(dǎo)致導(dǎo)磁體發(fā)熱。
另外渦流損耗和磁滯損耗都屬于鐵損。渦流損耗和磁滯損耗都只有在交變磁場中發(fā)生。
渦流損耗體現(xiàn)為:磁場在導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流,電流(渦流)通過有電阻的導(dǎo)體產(chǎn)生熱能。
磁滯損耗體現(xiàn)為:鐵芯內(nèi)部磁疇高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生摩擦所致,最終也體現(xiàn)為熱能。
渦流是一種損耗。為了減少渦流,低頻變壓器的鐵芯得用硅鋼片一片片層疊而成,如果用整塊鋼來做,鐵芯中就會形成很大的渦流損耗,變壓器就沒有實用價值;在高頻信號電路中,渦流現(xiàn)象更明顯,只得用鐵氧體磁芯或空心線圈。高頻電路中的電流,由于渦流現(xiàn)象,只在導(dǎo)線的表面流過,導(dǎo)線的實用截面積變小,為此在導(dǎo)線表面鍍銀、用多根細(xì)導(dǎo)線并聯(lián)(多股線)或者用空心銅管來做……
渦流損耗與磁場交變頻率f、厚度d和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的平方成正比,與材料的電阻率ρ成反比。 由此可見,要減少渦流損耗,首先應(yīng)減小厚度,其次是增加渦流回路中的電阻。電工鋼片中加入適量的硅,制成硅鋼片,顯著提高電阻率
最典型的莫過于變壓器,大功率變壓器的渦流損耗功率及其恐怖,試想一下一個63000kVA的變壓器即使只有1%的渦流損耗也有630千瓦啊。還有住宅里面布線,如果某條分線過流量很大,一般不用鋼管保護(hù),防止可能產(chǎn)生的渦流加熱導(dǎo)致電線損壞。渦流也是可以利用的,比如電磁爐,就是利用交變磁場在鍋底產(chǎn)生渦流,直接加熱食物,所以效率還高。又比如可以利用渦流加熱金屬,方便進(jìn)行熱處理。
單激式開關(guān)電源變壓器的渦流損耗計算與雙激式開關(guān)電源變壓器的渦流損耗計算,在方法上是有區(qū)別的。但用于計算單激式開關(guān)電源變壓器渦流損耗的方法,只需稍微變換,就可以用于對雙激式開關(guān)變壓器的渦流損耗進(jìn)行計算。
例如,把雙激式開關(guān)電源變壓器的雙極性輸入電壓,分別看成是兩次極性不同的單極性輸入電壓,這樣就可以實現(xiàn)對于雙激式開關(guān)電源變壓器渦流損耗的計算。因此,下面僅對單激式開關(guān)變壓器的渦流損耗計算進(jìn)行詳細(xì)分析。
因此,在鐵芯片中磁通密度分布是不均勻的,即最外層磁場強(qiáng)度最大,中心處最小。如果渦流退磁作用很強(qiáng),則磁通密度的最大值可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其平均值,該數(shù)值由已知脈沖的幅度和寬度來決定。