工程電磁場(chǎng)原理(part20)

工程電磁場(chǎng)原理(part20)第一頁(yè)，共35頁(yè)。4.3典型MQS的場(chǎng)問(wèn)題

4.3.1集膚效應(yīng)與透入深度

(2)高頻交變電流的工況

——良導(dǎo)體條件

MQS此時(shí)仍可以忽略位移電流的作用–MQS場(chǎng)

December7,20042第二頁(yè)，共35頁(yè)。4.3典型MQS的場(chǎng)問(wèn)題

4.3.1集膚效應(yīng)與透入深度

(2)高頻交變電流的工況

MQS這類(lèi)MQS問(wèn)題的特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)因傳導(dǎo)電流的磁場(chǎng)激勵(lì)所產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)與傳導(dǎo)電流的電場(chǎng)相比，已不能忽略，從而導(dǎo)致場(chǎng)量主要分布于導(dǎo)體表面的現(xiàn)象----趨膚效應(yīng)(SkinEffect)。December7,20043第三頁(yè)，共35頁(yè)。Ⅰ

導(dǎo)電媒質(zhì)中MQS場(chǎng)的基本方程

和

December7,20044第四頁(yè)，共35頁(yè)。Ⅰ

導(dǎo)電媒質(zhì)中MQS場(chǎng)的基本方程

電磁場(chǎng)的擴(kuò)散方程

December7,20045第五頁(yè)，共35頁(yè)。Ⅱ

基本方程的相量形式：

若場(chǎng)量H、E是隨時(shí)間變化的正弦量（穩(wěn)態(tài)），則可以復(fù)數(shù)表示December7,20046第六頁(yè)，共35頁(yè)。Ⅱ

基本方程的相量形式：

電磁場(chǎng)擴(kuò)散方程的相量形式(復(fù)數(shù)形式)即為

December7,20047第七頁(yè)，共35頁(yè)。Ⅲ

平表面半無(wú)限大導(dǎo)體中的電的趨膚效應(yīng)、透入深度

半無(wú)限大導(dǎo)體位于x>0的平面上

December7,20048第八頁(yè)，共35頁(yè)。表征為一維場(chǎng)

僅為坐標(biāo)x的函數(shù)

基本方程歸結(jié)為

December7,20049第九頁(yè)，共35頁(yè)。December7,200410第十頁(yè)，共35頁(yè)。工程上，為表征電的趨膚效應(yīng)，亦即沿導(dǎo)體縱深方向場(chǎng)量衰減的特征，定義

透入深度（skinDepth)它表征了場(chǎng)量衰減到表面值時(shí)所對(duì)應(yīng)的距離

Ⅳ

內(nèi)阻抗的計(jì)算

因?qū)w內(nèi)部時(shí)變電磁場(chǎng)的分布(電的趨膚效應(yīng))全然不同于恒定電磁場(chǎng)的分布，故相應(yīng)的電路參數(shù)的計(jì)算——電阻R和內(nèi)電感Li(構(gòu)成內(nèi)阻抗Zi=R+jLi)就必然有所不同

December7,200411第十一頁(yè)，共35頁(yè)。例4-3計(jì)算前圖中沿電流方向單位長(zhǎng)度(l=1)，單位寬度(b=1)的半無(wú)限大導(dǎo)體的內(nèi)阻抗。

December7,200412第十二頁(yè)，共35頁(yè)。截取圖中所示平行六面體(a>>d，且a

)為什么？December7,200413第十三頁(yè)，共35頁(yè)。根據(jù)高斯定理取積分路徑如右圖所示December7,200414第十四頁(yè)，共35頁(yè)。

在任何頻率下，不透過(guò)的平表面導(dǎo)體(d>>d)的有效電阻(交流電阻)和內(nèi)電抗的值是相等的，且其值隨f

而

，但應(yīng)注意，f，Li卻是減小

December7,200415第十五頁(yè)，共35頁(yè)。對(duì)于平表面導(dǎo)體，其R(有效電阻)的計(jì)算，可歸結(jié)為取厚度為透入深度d的表面層截面為導(dǎo)體截面S，然后按直流電阻的計(jì)算公式，即

由上可知，交流I在平表面導(dǎo)體內(nèi)耗散的功率等同于一安培數(shù)的直流I在厚度為d的導(dǎo)體表面層中耗散的功率

高頻下，鍍銀線(xiàn)的應(yīng)用ⅰ防氧化

ⅱ

降低有效電阻(顯然，只要銀層厚度大于工作頻率下的d，則就內(nèi)阻抗而言，即可視為“用銀制成的實(shí)心導(dǎo)線(xiàn)”)December7,200416第十六頁(yè)，共35頁(yè)。Ⅴ

多導(dǎo)體系統(tǒng)的電的趨膚效應(yīng)——臨近效應(yīng)

(1)單根導(dǎo)體(匯流排)的電的趨膚效應(yīng)

December7,200417第十七頁(yè)，共35頁(yè)。(2)二根載流導(dǎo)線(xiàn)相鄰放置December7,200418第十八頁(yè)，共35頁(yè)。4.3.2電磁屏蔽

電磁屏蔽系應(yīng)用良導(dǎo)體能能有效地減弱電磁場(chǎng)的作用，構(gòu)成相應(yīng)的各種電磁屏蔽裝置。December7,200419第十九頁(yè)，共35頁(yè)。4.3.2電磁屏蔽

(1)靜電屏蔽：金屬（導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)為零）(2)磁屏蔽：含低頻磁場(chǎng)的磁屏蔽—鐵磁材料(3)高頻電磁場(chǎng)的電磁屏蔽基于集膚效應(yīng)，選擇d小的良導(dǎo)體，且殷鐵磁材料的磁滯損耗、渦流損耗大，若應(yīng)用于工作線(xiàn)圈的“磁屏罩”，則線(xiàn)圈得Q值下降。故此時(shí)常用的是高電導(dǎo)率的金屬（不導(dǎo)磁）---厚度為2d。December7,200420第二十頁(yè)，共35頁(yè)。4.4渦流與渦流損耗(磁的趨膚效應(yīng))(1)鐵心疊片中的渦流December7,200421第二十一頁(yè)，共35頁(yè)。1.設(shè)：2.3.December7,200422第二十二頁(yè)，共35頁(yè)。(2)渦流損耗

December7,200423第二十三頁(yè)，共35頁(yè)。a.低頻時(shí)b.高頻時(shí)(3)渦流的控制與利用1.渦流控制2.渦流利用感應(yīng)加熱：熔化金屬、金屬熱處理、烘干膠合板等金屬管道的無(wú)損檢測(cè)儀表傳感器December7,200424第二十四頁(yè)，共35頁(yè)。4.5導(dǎo)電媒質(zhì)中的磁弛豫(磁擴(kuò)散)4.5.1軸向磁場(chǎng)向?qū)w殼內(nèi)的擴(kuò)散（了解、自學(xué)）t>0December7,200425第二十五頁(yè)，共35頁(yè)。t=0磁擴(kuò)散時(shí)間(或磁弛豫時(shí)間)

December7,200426第二十六頁(yè)，共35頁(yè)。4-3應(yīng)用感應(yīng)電勢(shì)法測(cè)試磁場(chǎng)的探測(cè)線(xiàn)圈(圓柱形的小線(xiàn)圈)，以圖所示方位放置于均勻的工頻磁場(chǎng)B(t)=Bmsint中，探測(cè)線(xiàn)圈匝數(shù)為N，幾何尺寸如題4-3圖所示。求探測(cè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電勢(shì)值(有效值)。

December7,200427第二十七頁(yè)，共35頁(yè)。4-3分析磁通密度的軸向分量，穿過(guò)線(xiàn)圈-與線(xiàn)圈交鏈線(xiàn)圈多匝，不同匝交鏈的磁通并不相同與軸線(xiàn)同軸的圓柱形輪廓上的線(xiàn)匝所交鏈的磁通量相同December7,200428第二十八頁(yè)，共35頁(yè)。4-3分析與軸線(xiàn)同軸的圓柱形輪廓上的線(xiàn)匝所交鏈的磁通量相同December7,200429第二十九頁(yè)，共35頁(yè)。4-3計(jì)算選取半徑為r，厚度為dr的圓柱形薄殼做元線(xiàn)匝

對(duì)應(yīng)于該元線(xiàn)匝的匝數(shù)為December7,200430第三十頁(yè)，共35頁(yè)。4-3計(jì)算選取半徑為r，厚度為dr的圓柱形薄殼做元線(xiàn)匝

交鏈該元線(xiàn)匝的磁通為December7,200431第三十一頁(yè)，共35頁(yè)。4-3計(jì)算選取半徑為r，厚度為dr的