集肤效应是什么？对电器有什么影响呢？

今天给大家介绍一个对于电源来说非常关键的效应——集肤效应（趋肤效应），这是什么呢？这个效应对电器友好还是不友好呢？要是友好该怎么加强，要是不友好，该怎么减弱呢？

什么是集肤效应，产生的原理是什么呢？

当交变电流通过导体时，根据楞次定律，变化的磁场会在导体中产生感应电动势，其方向总是阻碍电流的变化。对于导体内部的电流，由于周围磁场的影响，其受到的阻碍作用更强，而导体表面的电流受到的阻碍相对较小，所以电流更倾向于在导体表面流动，形成集肤效应。

集肤效应的显著程度与电流的频率、导体的材料及形状等因素密切相关。通常，电流频率越高，集肤效应越明显；不同材料的导电性能和磁导率不同，也会影响集肤效应的程度，例如铜的导电性比铝好，在相同条件下，铜导体的集肤效应相对铝导体可能会更弱一些；而圆形导体的集肤效应相对方形导体来说，在相同条件下会更均匀一些。

集肤效应对电器有什么影响呢？

有利影响

高频电路中减小电阻：在通信基站中的射频功率放大器中，工作频率通常在几百兆赫兹甚至更高，采用空心铜管或镀银导线等方式来利用集肤效应，可有效减小电阻，提高信号传输效率和功率放大效果。例如，在5G基站的天线系统中，使用空心铜管作为馈线，相比同规格的实心铜导线，能更好地传输高频信号，减少信号衰减。

金属表面热处理：在机械制造领域，对齿轮、轴类零件等进行表面淬火处理时，将工件置于高频感应加热线圈中，利用集肤效应使工件表面迅速升温到淬火温度，而心部仍保持较好的韧性。如汽车发动机的曲轴，经过表面淬火后，表面硬度提高，耐磨性增强，而心部仍具有足够的韧性来承受冲击载荷。

不利影响

增加传输损耗：在远距离高压输电线路中，当传输的交流电频率为50Hz或60Hz时，虽然集肤效应相对高频电流来说不太显著，但由于输电线路距离长、电流大，集肤效应导致的电阻增加仍会引起可观的电能损耗。例如，一条长达几百公里的特高压输电线路，因集肤效应导致的传输损耗可能达到总传输功率的几个百分点。

限制电流承载能力：在大型变压器中，绕组通常采用多股绞线来减小集肤效应的影响。如果不采用这种方式，当变压器负载电流较大时，集肤效应会使绕组的有效截面积减小，电阻增大，导致绕组发热严重，限制了变压器的电流承载能力。例如，在一些老旧的变压器中，由于未充分考虑集肤效应，在高负载运行时可能会出现绕组过热甚至烧毁的情况。

引起电磁干扰：在电子设备密集的环境中，如计算机机房、通信机房等，集肤效应会使设备内部的电源线、信号线等产生不均匀的电流分布，进而产生交变磁场，对周围的其他设备造成电磁干扰。例如，当一台服务器中的电源线上的电流因集肤效应分布不均时，其产生的磁场可能会干扰相邻服务器的正常运行，导致数据传输错误或设备故障。

通过以上介绍，我们了解到集肤效应所引起的影响还是比较大， 尤其是我们需要避免电磁干扰时等，那么如何减小集肤效应影响呢？

优化导体结构

采用多股绞线：如利兹线，将多条金属导线彼此环绕，这样能使电磁场比较均匀地分布，各导线上的电流分布也会较为均匀，可同时减缓集肤效应和邻近效应。在高频交流电传输中常被使用。

使用空心导体：在传输频率较高的甚高频或微波等级时，可采用空心导线管并在中心补上绝缘材料的方式。因为集肤效应使交变电流主要在导体表面流动，空心部分对电流传输影响较小，还能减轻导线重量。

合理选择导体材料和尺寸

选用高导电率材料：如在一些对传输性能要求高的高频电路中，使用镀银导线，银的导电性能好，能在一定程度上减小集肤效应导致的电阻增加。

增大导体截面积：在电力传输中，适当增加导线的截面积，可减小电流密度，从而在一定程度上降低集肤效应的影响，但这种方法在高频时效果有限。

选择合适的长宽比：在扁线电机设计中，合理选择扁线导体的长宽比，可减小集肤效应和邻近效应带来的交流铜耗。如适当减小槽口宽度、增加槽高，能有效抑制高频交流铜耗。

改变电路设计和工作方式

采用特殊的电路结构：在高频电路设计中，使用微带线、同轴电缆等特殊的导体结构，利用其电磁场分布特点，减小集肤效应的影响。

降低工作频率：在满足设备性能要求的前提下，尽可能降低电流的工作频率，可减弱集肤效应。但在很多实际应用中，工作频率往往由系统要求决定，难以随意降低。

运用电磁屏蔽和补偿技术

电磁屏蔽：使用磁屏蔽材料或结构，抑制外部电磁场对导体的影响，同时也减少导体内部电磁场的泄漏，从而减小集肤效应。例如在一些精密电子设备中，采用金属外壳或屏蔽罩进行电磁屏蔽。

电流补偿：通过在导体周围或内部设置辅助线圈等方式，产生与集肤效应电流方向相反的补偿电流，从而使电流分布更加均匀，减小集肤效应的影响。

我们所做的电源通常具有良好的电磁兼容性，效率高，稳定性及安全性更强，那么我们是怎么做的？我们碰到集肤效应是如何处理的呢？留言我来聊聊呗~