涡流损耗
苏州涡流损耗
苏州涡流损耗一、什么是涡流损耗？涡流损耗是指在电磁场中，由于导体内部存在自感和电阻，导致电流在导体内部形成环流，从而产生能量损耗的现象。
涡流损耗是一种非常普遍的电磁学现象，在各种电器设备中都会出现。
二、苏州涡流损耗概述苏州作为中国经济发展的重要城市之一，拥有众多制造业企业和工厂。
这些企业和工厂在生产过程中需要使用各种电器设备，而这些设备在工作时会产生涡流损耗。
苏州的制造业企业和工厂需要对涡流损耗进行有效控制，以降低能源消耗和成本。
三、苏州制造业企业如何降低涡流损耗1. 选用合适的材料不同材料的导电性质不同，对于不同类型的设备来说，选用合适的材料可以有效降低涡流损耗。
例如，在高频率下工作的变压器中使用铜箔而不是铜线可以减少涡流损耗。
2. 优化设计合理优化设备的设计可以减少涡流损耗。
例如，在变压器的设计中，增加铁芯的叠层次数和使用高导磁率材料可以减少涡流损耗。
3. 使用变频器变频器是一种能够调整电机转速的设备，通过调整电机转速可以降低涡流损耗。
在制造业企业中广泛应用的空气压缩机和水泵等设备都可以使用变频器来控制电机转速以降低涡流损耗。
4. 控制温度在高温环境下，导体的电阻会增加，从而导致涡流损耗增加。
因此，在制造业企业中需要控制设备的工作温度，以减少涡流损耗。
四、苏州制造业企业应该如何提高对涡流损耗的认识1. 增加培训制造业企业应该为员工提供相关培训，使他们了解涡流损耗及其对设备和能源消耗的影响，并学习如何通过优化设计和使用合适材料等方式降低涡流损耗。
2. 加强宣传制造业企业应该通过各种媒体向公众宣传涡流损耗的知识，提高公众对涡流损耗的认识和重视程度。
3. 加强合作制造业企业可以与专业机构和学术界合作，共同研究涡流损耗的控制方法和技术，以提高企业的技术水平和降低能源消耗。
五、总结涡流损耗是一种普遍存在于各种电器设备中的现象，对于制造业企业来说，降低涡流损耗可以有效节约能源和成本。
苏州作为中国制造业重要城市之一，需要加强对涡流损耗的认识，并采取合适的措施来降低涡流损耗。
磁滞损耗涡流损耗课件
数据采集系统
用于提供磁场，可以是 直流或交流磁场。
用于测量被测样品的功 率消耗。
用于测量被测样品的阻 抗。
用于采集和处理测量数 据。
测量步骤与操作
1. 准备样品
选择适当的样品，确保其尺寸和形状适合测 量。
2. 设置磁场
使用磁场发生器设置所需的磁场，可以是直流 或交流磁场。
3. 连接测量仪器
将样品连接到功率计、阻抗分析仪和数据采集系 统。
的转动而产生的能量损耗。
这种损耗是由于磁畴壁在移动和 转动过程中，与材料内部的摩擦
和碰撞而产生的。
磁滞损耗的大小与材料的磁导率 、磁感应强度、磁场频率等因素
有关。
磁滞损耗的物理机制
当铁磁材料被外磁场磁化时， 磁畴壁会随着外磁场的变化而 移动和转动。
在这个过程中，磁畴壁与材料 内部的晶格结构发生相互作用 ，产生摩擦和碰撞，从而产生 热量和能量损耗。
材料的微观结构和晶格类型
不同的材料具有不同的磁滞损耗特性 ，这与其微观结构和晶格类型有关。
02 涡流损耗概述
CHAPTER
涡流损耗的定义
涡流损耗是指磁场变化时，在导电材 料中产生感应电流而造成的能量损耗 。
在交流电或交变磁场的作用下，导电 材料中的自由电子受到洛伦兹力而产 生定向移动，形成感应电流，进而产 生焦耳热导致能量损失。
涡流损耗的物理机制
01
当导电材料置于变化的磁场中， 导体内的自由电子受到洛伦兹力 作用而产生涡旋状的感应电流， 这种现象称为涡流。
02
涡流在产生过程中，由于焦耳热 效应，使得导电材料局部温度升 高，从而造成能量损失。
涡流损耗的影响因素
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03
04
变压器的涡流损耗-
变压器的涡流损耗-序号：一标题：深入探究变压器的涡流损耗及其影响因素涡流损耗是变压器运行中的一个重要问题，它不仅会耗散电能，还会引起变压器发热，影响其工作效率和寿命。
了解涡流损耗的原理、计算方法和影响因素对于变压器的设计和运行非常重要。
在本文中，将深入探究变压器的涡流损耗，包括其定义、计算公式、减少涡流损耗的方法以及涡流损耗对变压器的影响。
序号：二涡流损耗，又称为感应损耗，是指由于变压器的铁心中存在感应电流而产生的能量损耗。
涡流损耗的大小与感应电流的强度和路径有关，当感应电流越大、路径越长时，涡流损耗也越大。
计算涡流损耗的常用公式为P = K × B^2 × f^2 × V，其中P表示涡流损耗，K为常数，B为磁感强度，f为频率，V为体积。
根据这个公式可以看出，涡流损耗与频率的平方成正比，因此在高频率下涡流损耗会更大。
序号：三为了减少涡流损耗，可以采取一些措施。
通过选择合适的材料来降低涡流损耗。
在变压器中，通常会使用高电阻率的材料，如硅钢片，来减少感应电流的路径，从而降低涡流损耗。
可以通过优化变压器的结构来减少涡流损耗。
在变压器的铁心上添加隔板，可以改变感应电流的路径，从而降低涡流损耗。
合理设计变压器的绕组也可以减小涡流损耗。
序号：四涡流损耗对变压器的影响是多方面的。
涡流损耗会导致变压器发热，这会降低变压器的效率。
当变压器的涡流损耗过大时，不仅会浪费电能，还会加剧变压器的温升，甚至损坏变压器。
涡流损耗还会产生噪音，影响变压器的工作环境和稳定性。
涡流损耗还会引起电磁干扰，影响其他电子设备的正常运行。
序号：五总结回顾：本文深入探究了变压器的涡流损耗及其影响因素。
介绍了涡流损耗的定义和计算公式，解释了涡流损耗与频率的关系。
提出了降低涡流损耗的方法，包括选择合适的材料和优化变压器的结构。
分析了涡流损耗对变压器的影响，强调了涡流损耗对变压器效率、温升、噪音和电磁干扰等方面的影响。
主要电感损耗计算方法
主要电感损耗计算方法电感损耗是电感器件中电流通过时产生的能量损耗，主要由电阻损耗和涡流损耗两部分组成。
以下是主要的电感损耗计算方法。
1.电阻损耗计算方法：电感器件内部的电阻引起的功率损耗称为电阻损耗。
通常可以通过以下公式计算电阻损耗：P_R=I^2*R其中，P_R为电阻损耗功率，I为电感器件通过的电流，R为电感器件的电阻。
2.涡流损耗计算方法：涡流损耗是由于电感器件内部的导体中电流变化引起的能量损耗。
涡流损耗与导体的电导率、导体材料、导体形状、导体尺寸、磁场的频率和幅度等因素有关。
通常可以通过以下公式计算涡流损耗：P_e=K*B^2*f^2*V_m*A其中，P_e为涡流损耗功率，K为比例系数，B为磁感应强度，f为磁场的频率，V_m为磁场变化的速度，A为涡流密度。
3.总损耗计算方法：电感器件的总损耗等于电阻损耗和涡流损耗的和，即：P_total = P_R + P_e4.温升计算方法：电感损耗会产生热量，导致电感器件温度升高。
可以通过以下公式计算电感器件温升：ΔT = P_total / (M * C)其中，ΔT为温升，P_total为总损耗功率，M为电感器件的质量，C 为电感器件的比热容。
需要注意的是，电感器件中的磁芯材料对涡流损耗有很大影响。
常见的磁芯材料有铁氧体、软磁合金等，它们具有不同的磁导率和导电性能，因此涡流损耗也会有所不同。
此外，对于高频电感器件的损耗计算，还需要考虑器件的限频特性和损耗因素的频率依赖性。
不同频率下的涡流损耗和电阻损耗也有所不同。
这时需要根据具体情况运用适当的理论模型和计算方法进行分析。
涡流与涡流损耗
涡流与涡流损耗
因铁心是导电的，当穿过铁心的磁通随时间变化时，铁心中产生感应电势，从而产生电流，这些环流在铁心内绕磁通做旋状流动成为涡流。
涡流在铁心中引起损耗称为涡流损耗。
上式表明，涡流损耗与磁场交变频率f、硅钢片厚度d和最大磁感应强度Bm的平成正比，与硅钢片电阻率ρ成反比。
由此可见，要减少涡流损耗，首先应减小硅钢片厚度（目前一般厚度已做成0．5mm 和0．3mm或更薄；据报道，美国在部分电力变压器中已采用厚度为0．2mm以下的冷轧硅钢片，俄罗斯在中高频电机中甚至采用厚度为0．1mm的硅钢片），其次是增加涡流回路中的电阻。
电工钢片中加入适量的硅，制成硅钢片，就是为了使材料改性，成为半导体类合金，显著提高电阻率。
1。
磁滞损耗和涡流损耗
磁滞损耗和涡流损耗什么是磁滞损耗和涡流损耗？磁滞损耗和涡流损耗是电动机工作中常遇到的两种电磁损耗现象，它们产生的原因都是因为材料的本质特性导致的物理现象。
磁滞损耗：磁滞损耗，顾名思义，就是在电动机转子中由于磁场的变化，而引起的铁芯材料磁滞的损耗。
当电动机的磁场发生变化时，铁芯中的微观磁区将移动，这将带来一些能量的耗散，导致转子发热。
这个过程中的发热会增加电动机的温度，降低电动机的效率，导致电能的消耗，并缩短了电动机的使用寿命。
涡流损耗：涡流损耗也是电动机中常见的一种电磁损耗现象，在电动机转子中由于感应电动势而引起。
当转子在磁场中旋转时，磁通量也会随之改变，产生感应电动势。
这些电动势会在转子内部产生电流，而这些电流会引起涡流，这些涡流将带来一些能量的耗散，导致转子发热。
这个过程中的发热同样会增加电动机的温度，降低电动机的效率，导致电能的消耗，并缩短了电动机的使用寿命。
如何减少磁滞损耗和涡流损耗？磁滞损耗和涡流损耗是不可避免的损耗，但是我们可以采取一些措施尽可能地降低损耗。
减少磁滞损耗的方法：1.选择低磁滞损耗的铁芯材料，如硅钢片，因为硅钢片具有低的磁滞损耗和低磁导率。
2.通过对铁芯和线圈材料的设计来减少磁场变化的频率和幅度。
3.优化电路设计，使磁场变化频率与电源频率匹配，从而减少磁场变化次数。
减少涡流损耗的方法：1.使用高电阻率的轴承和降低转子的转速，从而降低电流密度。
2.采用铁磁材料的涂层和涂敷以增加其电阻率。
3.采用环形铁芯或其他结构设计，从而避免形成涡流。
总之，磁滞损耗和涡流损耗是电动机工作中常遇到的两种电磁损耗现象。
它们会导致电能的消耗，并缩短电动机的使用寿命。
我们可以采取一些措施尽可能地降低损耗，从而提高电动机的效率和使用寿命。
磁滞损耗涡流损耗课件
涡流损耗概述
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02
涡流损耗的大小与磁场变化的频率、导电材料的电阻率、磁导率等因素有关。
涡流损耗是指磁场变化时，在导电材料中产生感应电流而引起的能量损耗。
当磁场穿过导体时，会在导体中产生感应电动势，从而形成闭合的感应电流，即涡流。
涡流的产生会受到导体电阻的阻碍，从而引起能量的损耗，即涡流损耗。
涡流损耗的大小与磁场变化的频率、导体的电阻率、磁导率等因素有关。
磁场变化的频率
导电材料的电阻率
导电材料的磁导率
导体的形状和尺寸
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磁场变化的频率越高，感应电流的频率越高，涡流损耗越大。
电阻率越小，导电性能越好，感应电流越大，涡流损耗越大。
磁导率越大，磁场穿透越容易，感应电流越大，涡流损耗越大。
温度是影响磁滞损耗的重要因素。随着温度的升高，磁滞损耗会增大。这是因为温度升高会使分子热运动加剧，导致摩擦和阻尼作用增强。磁场强度也会影响磁滞损耗。随着磁场强度的增大，磁畴壁的移动和磁畴的转动会更加困难，导致磁滞损耗增大。此外，频率对磁滞损耗也有影响。随着频率的升高，磁畴壁的移动和磁畴的转动会更加困难，导致磁滞损耗增大。
在电感式传感器中，涡流损耗会导致传感器灵敏度降低和温升。为了减小涡流损耗，可以采用电阻率高、导磁率高的材料，如铜线或铁氧体材料，来增加涡流路径的长度和电阻。此外，优化传感器线圈设计，减小线圈匝数和导体截面积，也可以降低涡流损耗。
磁滞损耗
涡流损耗
06
案例分析
总结词：电机运行中的磁滞损耗和涡流损耗是主要能耗形式，通过分析可以优化电机设计，提高效率。
经过优化设计，该型号变压器的磁滞和涡流损耗显著降低，提高了变压器的能效和稳定性。
maxwell涡流损耗计算
maxwell涡流损耗计算
Maxwell涡流损耗计算是一种计算电机或变压器中涡流损耗的方法。
涡流损耗是由于导体在变化的磁场中感应出电流而产生的损耗。
在电机或变压器中，这种损耗会导致发热和能量损失。
因此，准确计算涡流损耗对于电机和变压器的设计非常重要。
Maxwell方程组可以用来计算涡流损耗。
这个方程组描述了电磁场的行为，包括电场、磁场和电荷。
它可以用来计算涡流损耗，因为它可以描述导体在变化的磁场中感应出的电流。
为了计算涡流损耗，需要知道导体的几何形状、导体的电导率、变化的磁场和频率。
一旦这些参数都知道了，就可以使用Maxwell方程组来计算涡流损耗。
对于电机和变压器的设计，准确计算涡流损耗非常重要。
如果涡流损耗过大，就会导致设备发热过高，甚至损坏设备。
因此，涡流损耗的计算是电机和变压器设计中的关键步骤之一。
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总电压U与UR的相位角为
U L L tg UR R
线圈阻抗向量图如图（c）所示。易知， 电压三角形与阻抗三角形相似
实际应用中，用复数表示阻抗。
Z R jL
其中
L
j
R ——线圈电阻
——电流频率 ——线圈电感 ——虚数的单位，
j 1
按图示中的电流假定方向，可以得回路的 复数电压方程
(0) B ，则 C B / 。 B 设钢片中心x = 0处， z 0 0 因此， B 0 chkx H z B J ，可得 利用 H
k B H 0 z J shkx y x
B0
J
0
x
E y
k B 0
对于电工硅钢片来说，一般 10000 ， =107S/m，厚度a =0.5mm 。当工作频率为f =50Hz时，透入深度d = 0.715103m， a/d = 0.7，集肤效应不明显可以认为B在横截面还是均匀分布的。 但当工作频率为f =2000Hz时，a/d = 4.4，集肤效应十分明显，因 此不再采用厚度为0.5mm的钢片，而要用更薄的钢片。 如果工作频率更高，则要使用粉末磁性材料压制的磁芯才能达到 减少涡流损耗的要求。
M L1 L2
, 则
R2 , 得 （1）当工件回路断开时，
Z1 R1 jL1
说明工件回路断开时，检测线圈的 阻抗Z1仅取决于 R1和 L1 。 （2） 当工件回路短路时，
R2 0,
得
Z1 R1 jL1 (1 K 2 )
说明工件回路短路时，检测线圈的阻抗 L1 和K有关 。 Z1与R1、
r——圆柱体的半径（m）；
f g ——特征频率（Hz）.
d r 以cm为单位时， 当 0 4 10 H / cm ， 2
9
上式变为
5066 fg 2 r d
式中
d
——圆柱体直径（cm）。
对于一般的试件频率，贝塞尔函数的变量可表示为
f Kr r j 2f j fg
r
J0
K j j 2f
——圆柱体半径；
——零阶贝塞尔函数，
2 n x x n J ( x) (1) 0 2n0 22n (n!) 2
J 1 ——一阶贝塞尔函数，
2n x x J 1 ( x) (1) n 2 n 2 n 0 2 n!(n 1)!
------ 至表面的距离
------导体磁导率
f ------- 电流频率
------导体电导率
有效渗透 ： 0.37 当电流密度减少到表面电流密度的 37 % 时的深度。
1
1 0.37 f
通过电阻R两端的电流和电压为
i 2I sin t
ur 2 IRsin t
涡流损耗
涡流损耗
电气工程中的发电机、变压器的铁心和端盖都是由大 块铁心构成的。在变化的磁场中，这些导体内部都会因电 磁感应产生自行闭合、呈旋涡状流动的电流，因此称之为 涡旋电流，简称涡流。 z
涡流及其损耗
a
Hale Waihona Puke 以变压器铁心 为例，在磁准静 态MQS近似下， 分析钢片中的电 磁场分布
l
y
h x
B
y 设硅钢片外磁场B沿z向， a E J 宽度h≫厚度a，可忽略边缘效 应，认为E和J仅有y分量Ey和Jy。 h≫a 由于磁路长度l和宽度h远远大 一片薄板的横截面 于其厚度a，可近似认为E和H 与y和z无关，仅是x的函数 2
x E J
磁场扩散方程简化为 通解
d H 2 z k Hz 2 dx
C ekx C e kx H z 1 2
由于磁场沿x方向的分布对称
a a H z ( ) H z ( ) 2 2
C chkx 故积分常数C1 = C2 = C/2 ，因此 H z
shkx
a
电场和磁场分布不均匀，表面大、内部越小，涡流 有去磁效应。
涡流在导体内流动时，会产生损耗引起导体发热， 因此它具有热效应。涡流电流在钢片中消耗的平均功率 2 为 Jy
涡流损耗
P
V
dV
当频率较低时，即钢片厚度与透入深度之比a/d较小时， 涡流损耗近似为 1 2 P 2 a 2 B zav V 12
以此代入计算有效磁导率的公式得
eff
J1 ( jf / f g ) 2 jf / f g J 0 ( jf / f g )
由上式可知，有效磁导率是一个含有实部和虚部得复 数，它是变量的函数，与其他的因素无关。
实际应用中把函数变量的模等于1的频 率称为特征频率或界限频率，用表示。
令
Kr 1，即
Kr r 2f g 1 得
fg
式中
1 2 0 r r
2
0 ——真空中磁导率， 0
S
4 107 H
r
m
(亨 / 米）
——相对磁导率，非磁性材料， r =1；
——试样的电导率 （ m ）(西门子/米)；
( R1 jL1 ) I jM I U S 1 2
( R2 jL2 ) I jM I 0 2 1
解此方程组得：
R2 2 M 2 2M 2 U S [(R1 2 ) j (L1 2 L2 )] I 1 2 2 2 2 R2 L2 R2 L2
这时电感L两端的电压为
di u L L 2ωLIcosωt dt
uL 与 u R的相位关系如图(b)所示，
uL
总比
u R超 前 ，因此电阻与电感两端的总电压为 2
U U U I R L IZ
2 R 2 L 2 2 2
Z R L
2 2
2
式中
Z——线圈的阻抗 I ——通过线圈的电流
趋肤效应
直流电通过圆柱体导体时，导体横截面上 的电流密度基本上均匀的。但当交流电通过圆柱 体导体时，横截面上的电流密度不在是均匀的了， 而是导体表面电流密度大，中心电流密度小，这 种现象称为趋肤效应或集肤效应。
电流密度从表面至中心的变化规律为
I I0 e
f
式中 I0 ----导体表面的电流密度 I -----至表面 深处的电流密度
R2 2 M 2 2M 2 Z1 [(R1 2 ) j (L1 2 L2 )] 2 2 2 2 R2 L2 R2 L2
U S ——线圈 输入电压复数值；
I
——线圈 电 流 复数值
R1、R2——线圈、工件中的电阻； M——互感系数； ——电流频率。
设耦合系数 K
对于非磁性材料，磁导率为
0 eef
对于磁性材料，磁导率为
0r eef
式中
eef
0 ———真空磁导率； 相对磁导率 ； r
———— ————有效磁导率；
在讨论有效磁导率的计算公式之前先做如下三个假设： （1）
圆柱体充分长，并完全充满线圈。
（2）
（3）
激励电流为单一的正弦波。
试件的电导率、磁导率不变。
在以上假设条件下，根据磁通量的概念，可以 得出 圆柱体内得总磁通为
BS 0 r eef H 0r
2
根据理论麦克斯韦方程组可以求出圆柱体 内实际的总磁通，并由此导出有效磁导率。
eef
式中
2 J 1 ( Kr ) 2 Kr J 0 ( Kr ) 0 r H 0r