第六节 三相交变电流

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铁损

　　变压器由于铁芯而造成的能量损耗称为铁损，铁损包括两部分，磁滞损耗和涡流损耗．磁滞损耗是由于铁芯在反复磁化过程中，“内摩擦”而造成的损耗，它与铁芯材料的性质（导磁率，矫顽力）有关．涡流损耗是由于铁芯中产生的感生电流——涡电流产生焦耳热而造成的损耗，采用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠成的铁芯可以大大减少涡流损失．
　　铁损的大小除与铁芯本身有关外，还与电源电压的大小有关．当电源电压一定时，铁损基本上是恒定量，与负载电流的大小、性质无关，因此铁损基本上等于它的空载损失．

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铜损

　　变压器由于原、副线圈的电阻而造成的能量损耗称为铜损．变压器空载时，由于原线圈的电阻一般都很小，空载电流与电压间的相位差很大（接近90°），因此铜损可以忽略，即空载时的损耗基本上等于铁损．变压器工作时，铜损主要决定于负载电流的大小，而负载电流的大小不仅与负载阻抗的大小有关，而且与负载阻抗的性质有关，因此铜损的大小实际是由负载的大小与功率因数决定．

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趋肤效应

　　交流电通过导体时，各部分的电流密度不均匀，导体内部电流密度小，导体表面电流密度大，这种现象称为趋肤效应．产生趋肤效应的原因是由于感抗的作用，导体内部比表面具有更大的电感L，因此对交流电的阻碍作用大，使得电流密集于导体表面．趋肤效应使得导体的有效横截面减小，因而导体对交流电的有效电阻比对直流电的电阻大．

　　交流电的频率越高，趋肤效应越显著，频率高到一定程度，可以认为电流完全从导体表面流过．因此在高频交流电路中，必须考虑趋肤效应的影响，例如收音机磁性天线上的线圈用多股互相绝缘的导线绕制，电视室外天线不用金属棒而用直径较粗的金属管制作，都是为了增加导体的表面积，克服趋肤效应带来的不利影响的实例．

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利用涡流加热和熔炼金属

　　交流电的磁场在金属内感生的涡流能产生热效应．这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点，比如：加热效率高，达到50％～90％；加热速度快；用不同频率的交流电可得到不同的加热深度，这是因为涡流在金属内不是均匀分布的，越靠近金属表面层电流越强，频率越高这种现象越显著，称为“趋肤效应”．
工业上把感应加热依频率分为四种：工频（50赫）；中频（0.5～8千赫）；超音频（20～60千赫）；高频（60～600千赫）．工频交流电直接由配电变压器提供；中频交流电由三相电动机带动中频发电机或用可控硅逆变器产生；超音频和高频交流电由大功率电子管振荡器产生．
　　无心式感应熔炉的用途是熔炼铸铁、钢、合金钢和铜、铝等有色金属．所用交流电的频率要随坩锅能容纳的金属质量多少来选择，以取得最好的效果．例如：5千克的用20千赫，100千克的用2.5千赫，5吨的用1千赫以至50赫．
　　感应加热法也广泛用于钢件的热处理，如淬火、回火、调质、表面渗碳等．例如齿轮、轴等只需要将表面淬火提高硬度、增加耐磨性，可以把它放入通有高频交流电的空心线圈中，表面层在几秒钟内就可上升到淬火需要的高温，颜色通红，而其内部温度升高很少．然后用水或其他淬火剂迅速冷却就可以了．其他的热处理工艺，可根据需要的加热深度选用中频或工频等．