膜包線如何通過(guò)選材實(shí)現(xiàn)降損效果？

大家有沒(méi)有碰到這樣的問(wèn)題，花了更高的價(jià)格買來(lái)膜包線，卻發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)降損的效果，問(wèn)題到底出自哪里？膜包線到底該怎么選？

當(dāng)高頻交流電通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于電磁感應(yīng)的作用，導(dǎo)體中心的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在中心區(qū)域感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生渦流，這些渦流的方向與原電流相反，迫使電流往導(dǎo)體表面集中，從而形成趨膚效應(yīng)。

膜包線，圖片來(lái)源：驊鷹

當(dāng)雙線傳輸線的兩根導(dǎo)線分別通過(guò)方向相反的交流電流時(shí)，各自產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)相互在相鄰的另一根導(dǎo)線上產(chǎn)生渦流。這種由相鄰導(dǎo)線上的電流在本導(dǎo)線激發(fā)的渦流與本導(dǎo)線原有的工作電流疊加，使導(dǎo)體中的實(shí)際電流分布向截面中接近相鄰導(dǎo)線的一側(cè)集中，這就是鄰近效應(yīng)。

兩者正是高頻渦流損耗的來(lái)源。

高頻工作環(huán)境下，膜包線不能單純認(rèn)為股數(shù)越多越好。因?yàn)楦哳l時(shí)，雖然膜包線股數(shù)增多使得單根導(dǎo)體股徑變小，趨膚效應(yīng)會(huì)得到改善，但同時(shí)膜包線內(nèi)部鄰近效應(yīng)會(huì)增強(qiáng)。在一些超高頻（如 GHz 級(jí)別）的電子設(shè)備中，如小型通信基站的電感元件，如果膜包線股數(shù)過(guò)多，膜包線內(nèi)部鄰近效應(yīng)導(dǎo)致的損耗可能會(huì)抵消趨膚效應(yīng)改善帶來(lái)的益處。所以需要仔細(xì)評(píng)估膜包線的工作頻率與股數(shù)之間的平衡關(guān)系。

對(duì)于低頻工作環(huán)境，膜包線股數(shù)對(duì)趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響相對(duì)較小。但也要考慮其他因素，如膜包線成本和機(jī)械強(qiáng)度等。如果在一些低頻但對(duì)成本敏感的應(yīng)用場(chǎng)景，如普通低頻變壓器，就沒(méi)有必要選擇股數(shù)過(guò)多的膜包線，避免不必要的成本增加。

高頻渦流損耗機(jī)理與效應(yīng)

對(duì)變壓器、電感而言：

趨膚效應(yīng)導(dǎo)致電流密度分布不均勻，從而引起損耗增加；

鄰近效應(yīng)引起進(jìn)入導(dǎo)體磁通被抵消，從而引起磁通下降。

尤其是在電感中，鄰近效應(yīng)是主要的損耗來(lái)源。

膜包線的誕生和應(yīng)用正是基于這一原理，同時(shí)其選型也受此制約。

沒(méi)有絞的多股并聯(lián)導(dǎo)線

以沒(méi)有絞合的兩根線為例，其首尾是相通的，施加外部磁場(chǎng)時(shí)，閉合回路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EMF，進(jìn)而產(chǎn)生同方向的電流（紅色部分），疊加原來(lái)的電流，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)閉合回路出現(xiàn)不均流（I1＜I2），從而帶來(lái)?yè)p耗增加。

所以沒(méi)有絞合的多股膜包線是起不到降低損耗的效果的，哪怕股數(shù)再多也是。為了避免這個(gè)問(wèn)題，膜包絞合線應(yīng)用而生。

有絞的多股并聯(lián)導(dǎo)線

絞合后，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相互抵消，在整個(gè)閉合回路中沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也就沒(méi)有渦流，從而實(shí)現(xiàn)均流效果降低損耗。

這就是多股絞線的基本原理，通過(guò)絞合讓電流均勻分布于每根導(dǎo)體。

所以，對(duì)于膜包線或者利茲線而言，影響其性能的主要就是股徑、股數(shù)、絞距和絞制方式。

尤其是股徑和股數(shù)，是膜包線最核心的兩個(gè)參數(shù)。

那么，在選用過(guò)程中，膜包線股數(shù)是越多越好嗎？答案是也不一定！

膜包線股徑大小直接影響電流承載能力。較小的股徑在高頻下能有效減輕趨膚效應(yīng)，但如果股徑過(guò)小，可能無(wú)法滿足所需的電流承載要求。例如在功率較大的電機(jī)繞組中，如果選用的股徑過(guò)小的膜包線，可能會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)載而發(fā)熱，甚至損壞絕緣層。

膜包線股徑和股數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。在確定股徑時(shí)，要結(jié)合股數(shù)一起考慮。當(dāng)膜包線股數(shù)增加時(shí)，膜包線股徑相應(yīng)減小，需要評(píng)估這種變化對(duì)整體性能的綜合影響，包括渦流損耗、機(jī)械強(qiáng)度等多個(gè)方面。

膜包線，圖片來(lái)源：驊鷹

膜包線絞距對(duì)絞合線的性能有重要影響。合適的絞距能夠更好地抵消感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)均流效果。如果膜包線絞距過(guò)大，可能無(wú)法有效抵消感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致渦流損耗增加；膜包線絞距過(guò)小，則可能會(huì)使絞合線過(guò)于緊密，影響其柔韌性和散熱性能。比如在一些需要頻繁彎曲的線路連接中，絞距過(guò)小的膜包線可能容易斷裂。

不同的絞制方式（如正規(guī)絞合、復(fù)合絞合等）也會(huì)影響膜包線的性能。正規(guī)絞合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，適用于大多數(shù)常規(guī)應(yīng)用；復(fù)合絞合則可以通過(guò)不同的組合方式來(lái)滿足特殊的性能要求，如抗干擾能力強(qiáng)等，但膜包線成本可能相對(duì)較高。在選用時(shí)要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和性能要求來(lái)選擇膜包線合適的絞制方式。

膜包線，圖片來(lái)源：驊鷹

在高頻下，對(duì)每一根導(dǎo)體而言，由于單根導(dǎo)體股徑變小，所以趨膚效應(yīng)得到了很明顯的改善。

但這時(shí)候，其他導(dǎo)體的磁場(chǎng)都會(huì)作用于這個(gè)導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

多股絞線渦流損耗機(jī)理

對(duì)于多股絞線的每一股而言，絞合后其他導(dǎo)體的電流會(huì)對(duì)其產(chǎn)生內(nèi)部鄰近效應(yīng)，且股數(shù)越多，內(nèi)部鄰近效應(yīng)越強(qiáng)。

多股絞線渦流分布比較

雖然趨膚效應(yīng)降低了，但內(nèi)部鄰近效應(yīng)增大，無(wú)法起到降損效果。所以在選用過(guò)程中，具體要怎么去平衡，就需要綜合考慮產(chǎn)品的頻率和股數(shù)、股徑之間的關(guān)系。

膜包壓方線，圖片來(lái)源：驊鷹

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審核編輯 黃宇