集肤深度
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
= 2k
ωγ
式中
μ－导线材料的磁导率； γ＝1/ρ－材料的电导率； k－材料电导率（或电阻率）温度系数；
一般磁性元件的线圈温度高于20度。在导线温度100度时
7.6 = f
穿透深度与频率平方根成反比。 随着频率的增加，穿透深度减小。
对于直径为d的圆导线，直流电阻Rdc 反比于导线截 面积。因集肤效应使导线的有效截面积减少，交流电阻 Rac 增加，当导线直径大于两倍穿透深度时:
b、c和d、e边与主电 流OA相反（图中蓝色）
主电流和涡流 之和在导线表面加 强，趋向导线中心 越弱，电流趋向于 导体表面。这就是 集肤效应。
将单位长度的导 线，分割成足够 小的同心圈，当 沿径向分割足够 小时，认为通过 这些筒的截面磁 感应密度均匀。
集肤效应的电路描述： 集肤效应的电路描述：
THE END
利兹线用于50KHZ以下，很少用到100KHZ
大电流（15-20A以上）情况下，一般不用利兹线， 而用铜箔，将铜箔切割成骨架的宽度，厚度可以比 开关频率时的穿透深度大37%，铜箔之间需要绝缘。 开关电源中大部分电流波形为矩形波，其中包含有丰 富的高次谐波，各谐波穿透深度和交流电阻互不相同。 矩形波电流的穿透深度为基波正弦波穿透深度的70%。
Rac (d 2) πd 4 = 2 = 2 2 2 Rdc πd 4 π (d 2) 4 (d 2) (d 2 1)
2 2
穿透深度与频率的平方根成反比，随着频率的增加， 穿透深度减少，Rac/Rdc 随之增加。
导线的直流阻抗与导线的截面积有关，集肤效应使 导线的截面积减小； 交流阻抗与通过电流的频率有关，频率越高，阻抗 越大。
Skin effect
如果通过高频电流，由于分布电感的作用，外部 电感阻挡了外加电压的大部分，只是在接近表面 的电阻才流过较大电流，由于分布电感压降，表 面压降最大，由表面到中心压降逐渐减少，由表 面到中心电流也愈来愈小，甚至没有电流，也就 是没有磁场。这就是集肤效应或趋肤效应。
研究表明，导线中电流密度从导线表面到中心按指数 规律下降。导线的有效截面积减小而电阻加大。 工程上定义从表面到电流密度下降到表面电流密 度的0.368（即1/e）的厚度为趋肤深度或穿透深度Δ:
多层线圈高频损耗严重、线圈并联不正确时产生高 频环流以及处于强交变磁场中的屏蔽层和不工作中 心抽头线圈高损耗问题。
集肤效应（Skin effect） 集肤效应（Skin effect）
磁场最强 低频时单根导 线产生的磁场 离开导线中心 越远磁场越弱
H = I / πd
在导线中心包围的电流少，磁场H弱。 由中心点向外延伸时，包围的电流逐 渐加大，到达导体表面时包围了全部 电流，磁场也最强。
穿透深度越深导线的利用率越高，反之。
有了上面对集肤效应的分析可以得出下面的使用指导 大直径的导线因交流电阻引起的交流损耗大， 经常用截面之和等于单导线的多根较细导线并联。
如果是两根导线代替一根，细导线的直径
d = D/ 2
单导线的穿透截面积 两根并联来自百度文库线的穿透截面积
π d
2π d
多股细线绞合的利兹线可以减小集肤效应和邻近效应。
集肤效应
南京航空航天大学民航学院 民航电子电气工程 周洁敏 jieminzh@nuaa.edu.cn
引言
高频开关电源中，损耗仍然是高频磁性元件设计的依据。 高频效应：高频电流在线圈中流通产生的结果 寄生电感、寄生电容的影响大大地损害了开关电路 的性能，主要体现在： 效率降低、电压尖峰、寄生振荡和电磁干扰等 采用缓冲、箝位等措施改善高频开关电源的性能， 使电路复杂化，可靠性降低。 讨论寄生参数产生的原因和对策；讨论涡流产生的原理 和带来的问题。
6.1 集肤效应（Skin effect） 集肤效应（Skin effect）
高频电流通入时，在导 体内外产生变化的磁场 （1-2-3和4-5-6），方 向垂直于电流。 平面L和N产生感应 电动势。这个感应 电动势在导体内整 个长度方向产生的 涡流阻止磁通的变 化。
a、b和e、f边的电 流与主电流OA方向 一致（图中红色）
取此载流导线一个单位长度，由导线中心到外径径 向分成若干同心小筒，当这些径向分割足够小时，认为 通过这些筒截面An 的磁感应是均匀的。 Ln-n单元单位长度电感 Lx-表面以外全部电感 Rn-桶状导体单位长度 的电阻 A点－导线截面 B点－导线中心
当直流和或低频电流流过时，电感不起 作用或作用很小。电路电阻电流总和等 于导线总电流。
ωγ
式中
μ－导线材料的磁导率； γ＝1/ρ－材料的电导率； k－材料电导率（或电阻率）温度系数；
一般磁性元件的线圈温度高于20度。在导线温度100度时
7.6 = f
穿透深度与频率平方根成反比。 随着频率的增加，穿透深度减小。
对于直径为d的圆导线，直流电阻Rdc 反比于导线截 面积。因集肤效应使导线的有效截面积减少，交流电阻 Rac 增加，当导线直径大于两倍穿透深度时:
b、c和d、e边与主电 流OA相反（图中蓝色）
主电流和涡流 之和在导线表面加 强，趋向导线中心 越弱，电流趋向于 导体表面。这就是 集肤效应。
将单位长度的导 线，分割成足够 小的同心圈，当 沿径向分割足够 小时，认为通过 这些筒的截面磁 感应密度均匀。
集肤效应的电路描述： 集肤效应的电路描述：
THE END
利兹线用于50KHZ以下，很少用到100KHZ
大电流（15-20A以上）情况下，一般不用利兹线， 而用铜箔，将铜箔切割成骨架的宽度，厚度可以比 开关频率时的穿透深度大37%，铜箔之间需要绝缘。 开关电源中大部分电流波形为矩形波，其中包含有丰 富的高次谐波，各谐波穿透深度和交流电阻互不相同。 矩形波电流的穿透深度为基波正弦波穿透深度的70%。
Rac (d 2) πd 4 = 2 = 2 2 2 Rdc πd 4 π (d 2) 4 (d 2) (d 2 1)
2 2
穿透深度与频率的平方根成反比，随着频率的增加， 穿透深度减少，Rac/Rdc 随之增加。
导线的直流阻抗与导线的截面积有关，集肤效应使 导线的截面积减小； 交流阻抗与通过电流的频率有关，频率越高，阻抗 越大。
Skin effect
如果通过高频电流，由于分布电感的作用，外部 电感阻挡了外加电压的大部分，只是在接近表面 的电阻才流过较大电流，由于分布电感压降，表 面压降最大，由表面到中心压降逐渐减少，由表 面到中心电流也愈来愈小，甚至没有电流，也就 是没有磁场。这就是集肤效应或趋肤效应。
研究表明，导线中电流密度从导线表面到中心按指数 规律下降。导线的有效截面积减小而电阻加大。 工程上定义从表面到电流密度下降到表面电流密 度的0.368（即1/e）的厚度为趋肤深度或穿透深度Δ:
多层线圈高频损耗严重、线圈并联不正确时产生高 频环流以及处于强交变磁场中的屏蔽层和不工作中 心抽头线圈高损耗问题。
集肤效应（Skin effect） 集肤效应（Skin effect）
磁场最强 低频时单根导 线产生的磁场 离开导线中心 越远磁场越弱
H = I / πd
在导线中心包围的电流少，磁场H弱。 由中心点向外延伸时，包围的电流逐 渐加大，到达导体表面时包围了全部 电流，磁场也最强。
穿透深度越深导线的利用率越高，反之。
有了上面对集肤效应的分析可以得出下面的使用指导 大直径的导线因交流电阻引起的交流损耗大， 经常用截面之和等于单导线的多根较细导线并联。
如果是两根导线代替一根，细导线的直径
d = D/ 2
单导线的穿透截面积 两根并联来自百度文库线的穿透截面积
π d
2π d
多股细线绞合的利兹线可以减小集肤效应和邻近效应。
集肤效应
南京航空航天大学民航学院 民航电子电气工程 周洁敏 jieminzh@nuaa.edu.cn
引言
高频开关电源中，损耗仍然是高频磁性元件设计的依据。 高频效应：高频电流在线圈中流通产生的结果 寄生电感、寄生电容的影响大大地损害了开关电路 的性能，主要体现在： 效率降低、电压尖峰、寄生振荡和电磁干扰等 采用缓冲、箝位等措施改善高频开关电源的性能， 使电路复杂化，可靠性降低。 讨论寄生参数产生的原因和对策；讨论涡流产生的原理 和带来的问题。
6.1 集肤效应（Skin effect） 集肤效应（Skin effect）
高频电流通入时，在导 体内外产生变化的磁场 （1-2-3和4-5-6），方 向垂直于电流。 平面L和N产生感应 电动势。这个感应 电动势在导体内整 个长度方向产生的 涡流阻止磁通的变 化。
a、b和e、f边的电 流与主电流OA方向 一致（图中红色）
取此载流导线一个单位长度，由导线中心到外径径 向分成若干同心小筒，当这些径向分割足够小时，认为 通过这些筒截面An 的磁感应是均匀的。 Ln-n单元单位长度电感 Lx-表面以外全部电感 Rn-桶状导体单位长度 的电阻 A点－导线截面 B点－导线中心
当直流和或低频电流流过时，电感不起 作用或作用很小。电路电阻电流总和等 于导线总电流。