размерного параметра -д- показано на рис. 74, а для случая,

когда ц. не зависит от / [48]. Для ферромагнитных материалов р существенно зависит от /. Для любых металлов и сплавов с повышением температуры падает удельная проводимость, а следовательно растет Д. Особенно заметно влияние температуры у сталей, претерпевающих при нагреве магнитное превращение. Нагрев выше точки Кюри резко уменьшает р, что наряду с падением у существенно увеличивает глубину проникновения тока и уменьшает поверхностный эффект. Во всех случаях увеличение частоты / ведет к уменьшению А и большей неравномерности распределения тока.

При протекании прямого и обратного токов по двум близко расположенным проводникам проявляется эффект близости: ток по периметру проводников распределяется неравномерно, его плотность в близлежащих точках проводников максимальная, а в наиболее удаленных — минимальная. Чем меньше расстояние между осями проводников 2Я и чем больше радиус сечения проводника г, тем сильнее проявляется эффект близости. Отношение максимальной плотности тока /тах к минимальной /т1п равно:

•/пик _ Я-Ьг^(20)

Например, при Л — 2 см и г = 1 см это отношение равно 3.

Рис. 74. Распределение относительной напряженности электрического поля (относительной плотности тока) по толщине шины (а) и распределение вихревых токов в плоской проводящей поверхности при малом (0,5 см) и большом (1 см) расстоянии проводника с током от поверхности (б)

Рис. 75. Вихревые токи в пластине, помещенной в соленоид и параллельной индуктору

Если линейный проводник с радиусом г — 0 располагается на расстоянии к от поверхности плоского токопроводящего тела неограниченной ширины, то распределение плотности тока на этой поверхности, пропорциональное величине—^-( У У] '^^вТ

зависеть от к (рис. 74, б): чем меньше к, тем резче проявляется эффект близости и тем уже зона с высокой плотностью тока. Катушечный эффект состоит в том, что при обтекании соленоида переменный ток сосредоточивается на его внутренней поверхности.

Тепловыделение в проводнике пропорционально квадрату плотности тока; поэтому при быстропротекающих сварочных процессах, когда теплопередача не оказывает решающего влияния на температурное поле, степень неравномерности нагрева может быть значительно выше, чем неравномерность /.

Если поместить проводящее тело в переменное магнитное поле соленоида или расположить его рядом с индуктором (рис. 75), включенным в цепь переменного тока, то в этом теле индуктируются замкнутые в нем вихревые токи обратного направления (по отношению к току в индукторе). Как и при кондукционной схеме включения, здесь появятся эффекты, способствующие сосредоточению тока у поверхности проводника и в зонах, близких к индуктору.

В связи со значительной неравномерностью распределения тока высокочастотный нагрев плохо приспособлен для сварки деталей большого диаметра и толстостенных труб. Продолжительность нагрева обычным кольцевым индуктором, при которой перепад температуры между поверхностью и сердцевиной стержня из низкоуглеродистой стали не превышает 100° С, очень велика (рис. 76) и заметно растет с увеличением частоты [48]. Например, для стержня диаметром 60 им это время составляет при / = 1000, 2500 и 8000 гц соответственно 55, 100 и 165 сек.

Рассмотрим подробнее особенности высокочастотного нагрева при сварке встык труб. $ этой случае ограниченная глубина