渦流損耗與應(yīng)用的初步探討本科畢業(yè)論文-wenkub
2022-09-08 09:22:32 本頁面
【正文】 筒 ,筒的長度為 h,厚度分別為 dr 和 dr ? n。 假設(shè)一個電阻率為ρ ,長為 h，截面面積為 2a 的鐵芯。 2 圖 1 假設(shè)該薄導(dǎo)體板的 z 方向和 y 方向尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其厚度 d，所以可以認(rèn)為場量不 3 隨 y、 z 變化。電磁感應(yīng)情況下的感生電場力或磁洛倫茲力就是這種非靜電力的常見例子，由這兩種力在整塊金屬內(nèi)部引起的感應(yīng)電流叫做渦電流 [2]。楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)揭示了磁場與電場的內(nèi)在聯(lián)系，是描述電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理論基礎(chǔ) [1]。 這對于交流電機(jī)和變壓器等設(shè)備來說是十分有害的，但有一些儀器也是巧妙的利用這個原理。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目： 渦流損耗與應(yīng)用的初步探討 學(xué)院： 物理與電子科學(xué)學(xué)院 班級： 物理學(xué)二班 姓名： 鄭建峰 指導(dǎo)教師： 馬孟森 職稱： 講師 完成日期： 2020 年 5 月 25 日 II 渦流損耗與應(yīng)用的初步探討 摘要： 在 電 機(jī) 、 變 壓 器等 一些常用的 電氣設(shè)備中除電路部分外還有所謂的磁路部分 。本文利用電磁場理論，來探討一下導(dǎo)體中的渦流分布及渦流損耗及其應(yīng)用。本文中，首先簡單說明了我們運(yùn)用的渦電流理論基礎(chǔ)；在渦電流的理論基礎(chǔ)上，分別計算了薄導(dǎo)體板和塊狀金屬中的渦流及渦流損耗，得到了影響渦流損耗 的因素；從而理論上解釋了為何變壓器要用矽鋼片代替整塊金屬。渦電流產(chǎn)生磁場發(fā)生變化時 , 渦旋電場 k? 與磁場變化間的關(guān)系滿足： tEk ??????? 由于電場的渦旋性質(zhì) : 環(huán)流不為零，且在導(dǎo)體內(nèi)部形成閉合電路。令外磁場 tkm ?sin???，由于 hd??, 故導(dǎo)體中各點(diǎn)電場jy??? 導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷密度?=0, 電流密度 δ= γE, 此時麥?zhǔn)戏匠探M為： ???????????????????????????00Jt (1) 將（ 1）式在直角坐標(biāo)系中展開，并考慮到 : 0,0,0,0 ???? ?? yxyx HH可得， ee px2px1 CC ??? ? (2) 其中 C C2由邊界條件決定 . 因?yàn)椋??z關(guān)于 yz 平面對稱 , 故有 ???????????????? 22 dd zz ，所以 C1= C2。當(dāng)通以交變電流時 ,鐵芯中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 會隨時間交替變化，導(dǎo)體中出現(xiàn)渦旋狀感應(yīng)電流。如下圖 [3]所示，那么任意薄筒中的感應(yīng)電動勢為 : 圖 3 迭加鐵芯中的渦流 BnrSBdtd 24??????? ?? (9) 該薄筒回路的電阻為 : ?????? ???? nnhd rrslR 14?? (10) 當(dāng) 1??n時， hdrrnR ?4?? ，則該回路中的電流強(qiáng)度為 : rdrnhBRi 2?? ?????? (11) 則薄片中的渦流的瞬時功率為： 43232020 32164 anhBdrrnhBPdP a a?? ????? ? ? (12) 比較 (1) 式和 (2) 式得： PnP 22?? 結(jié)論 [7]： （ 1）損耗功率減少為原來的22n倍 。 在工程上，為了盡量減小渦流損耗，電機(jī)和變壓器等電氣設(shè)備的鐵芯常用電阻率較大，而厚度很小的硅薄鋼片制作，其原因就這里。 [9] 電磁加熱技術(shù)最早出現(xiàn)在冶金工業(yè)中，利用渦流熱效應(yīng)冶煉金屬，制成了高頻感應(yīng)爐。當(dāng)電磁爐在正常工作時，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)由整體電路將 50 赫茲的交流電轉(zhuǎn)化成 2040 赫茲的高頻電流。銅、鋁的電阻率都比鐵小 , 理論上銅鍋、鋁鍋在電磁爐上產(chǎn)生的渦流應(yīng)比鐵
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