电线涡流有多可怕?电线缠绕会产生涡流吗?
要减小涡流是有办法的。一个途径是增大铁心材料的电阻率,常用的铁心材料就是硅钢。仔细观察发电机、电动机和变压器,会发现它们的铁心都不是整块金属,而是用许多薄的硅钢片叠合而成。这是因为把块状金属置于随时间变化的磁场中时,金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,整块金属电阻很小,涡流常常很强。
要减小涡流是有办法的。一个途径是增大铁心材料的电阻率,常用的铁心材料就是硅钢。仔细观察发电机、电动机和变压器,会发现它们的铁心都不是整块金属,而是用许多薄的硅钢片叠合而成。这是因为把块状金属置于随时间变化的磁场中时,金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,整块金属电阻很小,涡流常常很强。
原来如此,以前总以为涡流就是单纯的“短路”,没想到跟材料电阻率和结构关系这么大。用硅钢片叠合来阻断回路这个设计确实巧妙,既利用了磁性又抑制了损耗。不过对于普通用户来说,只要电线不缠绕、不超负荷,其实也不用太担心这个问题,毕竟家用电路的频率和磁场强度跟工业电机没法比。
确实,整块铁心涡流损耗巨大,硅钢片叠压是经典解法。不过实际工程中还要考虑片间绝缘层的质量和叠压系数,不然高频下集肤效应和邻近效应会让设计更复杂。另外,非晶合金材料近年来在配电变压器中应用增多,电阻率更高,涡流损耗更低,但机械性能差些,成本也高。你提到的硅钢片其实还有取向和无取向之分,取向硅钢在特定方向磁导率高,常用于大型电机和变压器铁心,这也是值得注意的细节。
原来铁芯要切成薄片是为了增加电阻、削弱涡流啊,以前还以为是结构上的需要。不过话说回来,现在高频电路里用的磁珠和磁环好像也是类似原理?要是整块铁放进去,那发热量估计能直接烧红了吧……