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什麽是渦流損耗?

電磁感應作用在導體內部感生的電流。又稱為傅科電流。導體在磁場中運動,或者導體靜止但有著隨時間變化的磁場,或者兩種情況同時出現,都可以造成磁力線與導體的相對切割。按照電磁感應定律,在導體中就產生感應電動勢,從而驅動電流。這樣引起的電流在導體中的分布隨著導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 體的運動 、導體的幾何形狀、導體的磁導率和電導率等因素有關。渦流損耗的計算需根據導體中的電磁場的方程式,結合具體問題的上述諸因素進行。

如果我們仔細觀察發電機、電動機、和變壓器,就可以看到,它們的鐵心都不是整塊金屬,而是用許多薄的矽鋼片疊合而成。為什麽這樣呢? 原來,把塊裝金屬置於隨時間變化的磁場中或讓它在磁場中運動時,金屬塊內將產生感應電流。這種電流在金屬塊內自成閉合回路,很像水的漩渦,因此叫做渦電流簡稱渦流。整塊金屬的電阻很小,所以渦流常常很強。如變壓器的鐵心,當交變電流穿過導線,時穿過鐵心的磁通量不斷隨時間變化,它在副邊產生感應電動勢,同時也在鐵心中產生感應電動勢,從而產生渦流。這些渦流使鐵心大量發熱,浪費大量的電能,效率很低。但渦流也是可以利用的,在感應加熱裝置中,利用渦流可對金屬工件進行熱處理。

大塊的導體在磁場中運動或處在變化的磁場中,都要產生感應電動勢,形成渦流,引起較大的渦流損耗。為減少渦流損耗,交流電機、電器中廣泛采用表面塗有薄層絕緣漆或絕緣的氧化物的薄矽鋼片疊壓制成的鐵心,這樣渦流被限制在狹窄的薄片之內,磁通穿過薄片的狹窄截面時,這些回路中的凈電動勢較小,回路的長度較大,回路的電阻很大,渦流大為減弱。再由於這種薄片材料的電阻率大(矽鋼的渦流損失只有只有普通鋼的1/5至1/4),從而使渦流損失大大降低。

另壹方面,利用渦流作用可以做成壹些感應加熱的設備,或用以減少運動部件振蕩的阻尼器件