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7.什么是电流透入深度?
由于趋肤效应,导体或零件上的电流分布是不均匀的。工程上规定,从表面电流最大值处(I0)测到处的深度为电流透人深度d(e=2.718),如图1-10所示。
图1-10 工件截面上相对电流密度和相对功率密度分布
电流在d薄层内产生的热量为全部电流产生热量的85%。
电流透人深度d(mm)可按下式计算:
式中 f——电流频率(Hz);
μ——材料的相对磁导率;
ρ——材料的电阻率(Ω·cm)。
从上式可知,电流透人深度与ρ、μ、f三值有关。f越高,d越小,所以电流频率越高,电流透人深度越小。对于铁磁性材料,在加热过程中,随着温度升高,ρ值与μ值又会发生很大变化,ρ值随温度升高而升高,μ值随温度升高到770℃居里点时,急剧降低到1,电流透人深度大大增加,如图1-11所示。
钢在居里点以下的电流透人深度称为冷透人深度d冷,在居里点以上的电流透人深度称为热透人深度d热,这两个透人深度(mm)可用下列简化公式计算:
图1-11 钢在加热过程中ρ与μ的变化
对于感应器上电流透人深度d铜(mm),由于ρ、μ两值基本不变,可用下式计算:
表1-1列举了纯铜和钢在不同电流频率和温度时的电流透人深度。
表1-1 不同频率下铜和钢的电流透入深度