高頻電流鄰近效應與趨膚效應強化與弱化的原則

2021-02-20 悅優薈

高頻電流的鄰近效應與趨膚效應是一對孿生兄弟，它們同時對待焊管坯發生作用，要根據焊管生產實際，對它們的作用區別對待。原則是，針對主要矛盾，適當取捨（強化與弱化），各有側重。如焊接薄壁管時，就需要在強化趨膚效應的同時，適當弱化鄰近效應，即適當加大開口角，以防焊接過程中發生「過燒」，可以毫不誇張地說，防「過燒」就是焊接薄壁管的主要矛盾；當焊接厚壁管時，就需要適當弱化趨膚效應而相應強化鄰近效應，通過減小開口角增強焊接熱量，因為焊接厚壁管的主要矛盾是焊不透，易形成焊縫「冷焊」。

集膚效應對焊管生產的意義主要表現在以下幾個方面：

（1）如果沒有集膚效應，電流就會均勻分布在管坯橫截面內而無法集中，繼而不可能實現高速高效焊接。

（2）如果電流滲透超過管坯厚度一半時，集膚效應對焊管生產便失去意義，這也是為什麼管壁越薄選擇頻率越高的原因。

（3）集膚電流滲透深度與頻率的平方根成反比，也就是說，頻率越高，電流滲透深度越淺，當生產薄壁管時，要求選擇較高的電流頻率，因為薄壁管焊接邊緣加熱、傳熱的路徑短，整個邊緣一定範圍內的金屬易被均熱；反過來，如果生產厚壁管，那就需要適當降低焊接電流的頻率，以弱化集膚效應，使流過待焊管坯邊緣的電流稍微深一點，將由表層單向傳熱至某一深度變為在某深度範圍內直接發熱，這實際上縮短了厚壁管坯邊緣的傳熱路徑。

低碳鋼管坯在焊管生產中常用高頻電源頻率範圍內的電流滲透深度

相關焦點

  • 漲知識:趨膚效應(集膚效應)
    ，導體表面的電流密度大於中心的密度，且交變電流的頻率越高，這種趨勢越明顯，該現象稱為趨膚效應(skin effiect)，趨膚效應也稱集膚效應。　　與趨膚效應同時存在的還有鄰近效應，變頻器輸出含有豐富的高次諧波，高次諧波電流將在電機的繞組中產生鄰近效應和趨膚效應及在鐵芯中產生的諧波渦流損耗和諧波磁滯損耗不可忽視。
  • 趨膚效應
    這種電阻的增加稱為趨膚效應（SKIN EFFECT）。傳播因數的實部和虛部（（R+JWL）（JWC））1/2在圖4.11中繪出，損耗單位為標培，相位單位為RAD（弧度）。1奈培等於8.69DB的損耗。圖中顯示了RC區域、固定衰減區域和趨膚效應區域。如圖所示，相對於RC區域和趨膚效應區域，低損耗區域非常窄。
  • 鄰近效應對高頻直縫焊管生產的意義
    除了趨膚效應，鄰近效應是電流的另一特徵。
  • 趨膚效應產生原因與應對策略!
    由於感應的電動勢在閉合電路中產生感應電流，在導線中心的感應電流最大。因為感應電流總是在減小原來電流的方向，它迫使電流只限於靠近導線外表面處。這樣，趨膚效應使導線型傳輸線在高頻（微波）時效率很低，因為信號沿它傳送時，衰減很大。        如圖所示，當導體通過高頻電流i時，變化的電流就要在導體內和導體外產生變化的磁場（圖中1-2-3和4-5-6）垂直於電流方向。
  • 什麼是交流電的趨膚效應
    當直流電通過導體時，其內部的電流密度是均勻分布的。以圓形截面的導體為例,愈靠近導體中心處,受到外面磁力線產生的自感電動勢愈大；愈靠近表面處則不受其內部磁力線消長的影響，因而自感電動勢較小。這就導致趨近導體表面處電流密度較大。由於自感電動勢隨著頻率的提高而增加，趨膚效應亦隨著頻率提高而更為顯著。趨膚效應使導體中通過電流時的有效截面積減小，從而使其有效電阻變大。　　趨膚效應還可用電磁波嚮導體中透入的過程加以說明。
  • 什麼是"集膚效應"
    集膚效應（又稱趨膚效應）是指導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分布不均勻的一種現象。隨著與導體表面的距離逐漸增加，導體內的電流密度呈指數遞減，即導體內的電流會集中在導體的表面。從與電流方向垂直的橫切面來看，導體的中心部分電流強度基本為零，即幾乎沒有電流流過，只在導體邊緣的部分會有電流。簡單而言就是電流集中在導體的「皮膚」部分，所以稱為集膚效應。
  • 趨膚效應—銅箔粗糙度
    趨膚效應（集膚效應）skin effect： 高頻電流流過導體時，電流會趨向於導體表面分布，越接近導體表面電流密度越大。 導體內部實際上電流較小。結果使導體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。 導線通有高頻交變電流時，有效截面的減少可以用穿透深度來表示。
  • 淺談趨膚效應
    什麼是趨膚效應？ 對於直流而言，電流分布在導體的整個橫截面上。但是到高頻以後，電流分布變得不均勻。大部分電流會集中在導體表面附近。這種現象稱之為趨膚效應。 為什麼會產生趨膚效應？假設信號線和參考平面都是理想導體，如我們所知，理想導體中的場為0，所以這些場不會穿透理想導體，趨膚深度將為0。 趨膚深度(或穿透的特徵深度)怎樣定義？
  • 什麼是集膚效應(趨膚效應(skin effect))?集膚效應的本質是什麼?
    集膚效應：電流集中在導線外表薄層的現象。
  • 電流也喜愛「扎堆」,趨膚效應告訴你這是為什麼?
    趨膚效應也叫集膚效應，導線通入交流電或者交變磁場時，電流在導線橫截面上的分布是不均勻的，導體表面的電流密度大，導體中心的電流密度小，這樣就會造成導體內部電流小、導體表面（皮膚）電流大的現象，隨著頻率的升高，這種現象越明顯，下圖為導體通入交流電後電流密度的熱成像分布情況
  • 集膚效應和鄰近效應
    1．集膚效應    集膚效應又叫趨膚效應，當交變電流通過導體時，電流將集中在導體表面流過，這種現象稱為集膚效應。
  • 什麼是磁共振中的趨膚效應?
    從下圖圖1中我們可以觀察到隨著頻率的增加，電流的分布慢慢的開始向著表明集中，根據磁場與電場的關係，不難得出磁場也分布在導體表明比較多一點。其中電流密度指的是導體內部電流的分布。趨膚效應：從字面上看，趨是表示一種事物或局勢發展的動向，有方向的意思；膚是皮膚，也就是表明；效應是指看得到或能檢測到的一種現象。
  • 羅森伯格陪你做車載 ——車載射頻高速連接器之趨膚效應
    此次我們有幸邀請到羅森伯格應用工程師張啟帆先生和大家分享《車載射頻高速連接器之趨膚效應》。我們期待與業界同仁共同交流前沿技術，探討行業發展趨勢。歡迎大家持續關注周工和張工系列文章。小編閒話少續，請大家閱讀今天的文章。 對於射頻高速通道，有兩個因素決定了最終傳輸效果的優劣。
  • 領近效應簡介
    鄰近效應是一種物理現象，會使相鄰導線中的反方向電流產生相互吸引（見圖4.16）。鄰近效應是由磁場的變化引起的，因此它僅幹擾高頻電流的流動。靜態磁場的恆定電流不會對鄰近效應做出響應。
  • 常用導電材料在不同頻率的趨膚效應
    趨膚效應是一個非常重要的概念，在現實中應用很廣泛。高壓線的導體實際是由兩種材料構成的，芯子是鋼材，增加強度，降低成本，外表是鋁材，增加導電性。因為所傳輸的是交流電，具有趨膚效應，因此，芯子的導電性雖然較差，但是並不會產生很大的損耗。
  • 試論趨膚效應的機理及其物理意義
    而絕緣體的原子外部電子受到原子核的束縛力較大，只有在較強的時變電磁場作用下才會出現明顯的趨膚效應。趨膚效應的物理意義是：證明了介質在時變電磁場作用下，介質內部的電子會發生運動狀態和空間分布規律的變化，並由此產生次生的時變電磁場，且此類次生時變電磁場正好與外加電磁場方向相反。也就是起到了阻止外部電磁場深入介質內部的作用。由此導致外部的變化電磁場不能深入導體內部，而呈現導體具有屏蔽電磁場的特性。
  • 高頻導體的電流分布
    其為自由空間中單條導線的橫截面，其攜帶的是高頻電流。如果電流為 直流，則顯示為不同顏色的電流密度全部相同。但是，隨著頻率的增加，電流朝導體外部移動，如紅色和橙色所示。這種擁擠情況被稱為趨膚效應。透入深度被定義為外表面到電流密度降至外表面電流密度 1/e 的那個點的距離。
  • 集膚效應
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/176921.htm一、什N是集膚效應集膚效應又叫趨膚效應,當交變電流通過導體時,電流將集中在導體表面流過,這種現象叫集膚效應。集膚效應是電磁學，渦流學(渦旋電流)的術語。
  • 開關電源中線圈的鄰近效應的研究
    線圈中的可變磁場感應產生了渦流，從而導致了集膚效應和鄰近效應。集膚效應是由繞線的自感產生的渦流引起的，而鄰近效應是由繞線的互感產生的渦流引起的。集膚效應使電流只流經繞線外層極薄的部分，這部分的厚度與頻率的平方根成反比。因此，頻率越高，繞線損失的固態面積就越多，增加了交流阻抗從而增大了銅損。鄰近效應引起的銅損比集膚效應大得多。
  • 進展 | 非厄米體系中繞組數和趨膚效應之間對應關係的發現
    非厄米趨膚效應的出現條件及其本質來源成為非厄米能帶系統的核心問題。這一工作給出了趨膚模出現的判別條件，並首次揭示了非厄米趨膚效應的拓撲本質。圖1：非厄米體系獨有的現象之間的等價關係：持久電流，能量的繞數以及趨膚模。其中任何一個現象的有效性都是其餘兩個有效性的充分必要條件。