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電纜中的集膚效應是如何產生的?

2014年03月21日 17:05:21人氣:9525來源:安徽美康儀表自動化有限公司

      電纜線路中,當交流電通過導線時,導線截面上各處電流分布并不均勻,中心處電流密度小,而靠近表面的電流密度大,這種電流分布不均勻的現象稱為集膚(趨膚)效應。

      產生集膚效應的原因是:當電流通過電纜導線時,導線周圍磁力線的分布呈同心圓狀,不僅導線外部有磁場存在,而且導線內部也有磁場。我們可以把導線看成是由許多同心薄圓管組成,靠近導線表面的薄圓管只被外部磁通包圍,而導線中心處的薄圓管不但被內部磁通包圍,而且也被外部磁通所包圍。交流電產生的磁場是變化的磁場,變化的磁場在導體中會產生自感電動勢。由于在導線表面被包圍的磁通小,所以自感電動勢小,即感抗小。導線中心被包圍的磁通大,所以感抗就大。由于上述原因,導致在同一電壓作用下,導線中心處的電流密度小,而導線表面處的電流密度大。這就是集膚效應產生的原因。

      考慮到交流電的集膚效應,為了有效地利用導線材料和便于散熱,較大電流的母線常做成槽形或菱形母線。另外,在高壓輸配電線路中,利用鋼芯鋁絞線代替鋁絞線,這樣既減小了導線的集膚效應影響,增大了散熱面積,又增加了導線的機械強度。

      近年來,隨著科學技術的發展,研制出了銅包鋁、鋁包鋼等新型導體材料,這些導體都右效地利用了集膚效應原理,具有很高的社會效益和經濟效益。

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