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    高频电流在载流导体中的分布特性与邻近效应

        如果载流导体是单根导体,或者两根相距很远的导体,则每根导体被对称的磁场所包围,此时导体的电流集中分布在表面的一个不太深的区域里,这也是高频电流的集肤效应。

        邻近效应:如果两根载流导体靠得很近,当两根导体中的电流方向相反时,磁场则密集在两根导体之间的区域,电流密集在两根导体相邻的内表面;当两根导体中的电流方向一致时,磁场则密集在两根导体的外侧区域,于是磁场能量在导体的外侧面按指数规律衰减,所以电流密集在外侧面。这种现象我们称之为邻近效应。频率越高,两导体靠得越近,邻近效应越显著。

        根据高频电流的邻近效应,可以选择适当的感应器形状,利用反向电流互相邻近作用,实现对淬火工件的局部表面的集中加热;利用同向电流互相背离的作用,实现对内孔等表面的集中加热。在环状感应器中加热时,由于内置工件位置的偏移,或者圆环状感应器圆度不够理想,致使工件局部区域的邻近效应(感应器中的电流和工件表面产生的感应电流——涡流的方向总是相反的,也产生邻近效应)特别显著,电流过分集中,致使该处温度较其它处温度为高。为了避免这种现象,生产中采用工件旋转加热的方法来防止。

        环状效应:高频电流沿圆环状导体流过时,磁力线密度Z大的地方是圆环的内表面,电流集中于导体的内侧这种表面效应称为环状效应。环状效应对圆柱体外表面进行感应加热时,起着有利的作用,而对内孔进行感应加热时,环状效应是不利的。加热圆柱零件的外表面和圆孔零件内表面时,两者的加热效率相差甚大。在加热圆柱零件外表面时,工件加热剧烈,升温很快,加热区较宽。而加热圆孔内表面时,加热缓和,升温很慢,且加热区较窄。虽然两种情况的间隙均一样,由于圆环效应的作用,高频电流集中于感应器的内侧,在内孔表面加热时,其真正的间隙远大于d,因此内孔

    表面的涡流强度将远小于圆柱表面的涡流强度,至使圆孔内表面加热较为缓和。如何提高内孔加热的效率呢?需要利用导磁体的槽口效应。

     导磁体的槽口效应:

        一根矩形截面的铜导体,将其放在导磁体的槽口之中,当高频电流通过导体时,电流将只在导磁体开口处的导体表面层流过,这一现象称为导磁体的槽口效应。

        导磁体具有很高的磁导率,磁阻很小,通电导体产生的磁力线,将集中穿过槽口底部的导磁体,显然在槽口底部的导体交链了Z多的磁通,产生了Z大的自感电动势,同理在槽口开口处的导体产生了Z小的自感电动势,于是高频电流被迫在这里流过。

        利用导磁体的槽口效应,我们可以将高频电流驱逐到圆环感应器的外表面,这样可以提高内孔表面的加热效率。


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