Yüzey etkisi ve yakınlık etkisi

İletkenin doğru akıma direnci, iyi bilinen formül ro =ρl / S ile belirlenir.

Bu direnç, sabit akım IО ve güç PO'nun büyüklüğü bilinerek de belirlenebilir:

ro = PO / AzO2

Bir alternatif akım devresinde, aynı iletkenin r direncinin, sabit akım direncinden daha büyük olduğu ortaya çıktı: r> rО

Bu direnç r, doğru akım direnci rO'nun aksine aktif direnç olarak adlandırılır. Tel direncindeki artış, alternatif akım ile telin kesitinde farklı noktalarda akım yoğunluğunun aynı olmamasıyla açıklanmaktadır. İletken yüzeylere sahibim, akım yoğunluğu doğru akımdan daha yüksek ve merkez daha küçük.

Yüksek frekansta, düzensizlikler o kadar keskin görünür ki, iletkenin enine kesitinin önemli bir merkezi saflığında akım yoğunluğu pratikte sıfırdır. akım yalnızca yüzey katmanından geçer, bu nedenle bu fenomene yüzey etkisi denir.

Böylece yüzey etkisi, içinden akımın aktığı iletkenin kesitinde (aktif kesit) bir azalmaya ve dolayısıyla doğru akım direncine kıyasla direncinde bir artışa yol açar.

Yüzey etkisinin nedenini açıklamak için, birbirine yakın ve eşmerkezli katmanlar halinde düzenlenmiş, aynı kesite sahip çok sayıda temel iletkenden oluşan silindirik bir iletken (Şekil 1) hayal edin.

Bu tellerin ρl / S formülü ile bulunan doğru akıma karşı dirençleri aynı olacaktır.

Pirinç. 1. Silindirik bir iletkenin manyetik alanı.

Alternatif bir elektrik akımı, her telin etrafında alternatif bir manyetik alan oluşturur (Şekil 1). Açıkçası, eksene daha yakın yerleştirilmiş temel iletken, büyük bir manyetik akı yüzey iletkeni ile çevrilidir, bu nedenle birincisi, ikincisinden daha yüksek bir endüktansa ve endüktif reaktansa sahiptir.

Eksen boyunca ve yüzeyde bulunan l uzunluğundaki temel tellerin uçlarındaki aynı voltajda, birinci akım yoğunluğu ikinciden daha azdır.

fark v eksen boyunca ve iletkenin çevresi boyunca akım yoğunluğu, iletken d'nin çapı, malzemenin iletkenliği γ, malzemenin manyetik geçirgenliği μ ve AC frekansındaki artışla artar.

Bir iletken r'nin aktif direncinin direncine oranı. doğru akım rО, cilt etkisinin katsayısı olarak adlandırılır ve ξ (xi) harfi ile gösterilir, bu nedenle, ξ katsayısı, Şekil 2'deki grafikten belirlenebilir. 2, ξ'nin d ve √γμμое ürününe bağımlılığını gösterir.

Pirinç. 2. Cilt etkisi katsayısını belirleme tablosu.

Bu çarpım hesaplanırken d cm, γ — 1 / ohm-cm, μo — v gn/ cm ve f = Hz olarak ifade edilmelidir.

Bir örnek. f = 150 Hz frekansta d= 11,3 mm (S = 100 mm2) çapında bir bakır iletken olduğum için cilt etkisi katsayısının belirlenmesi gereklidir.

Aferin.

Şek. 2 ξ = 1.03 buluruz

Bir iletkendeki eşit olmayan akım yoğunluğu, komşu iletkenlerdeki akımların etkisi nedeniyle de oluşur. Bu fenomene yakınlık etkisi denir.

İki paralel iletkende aynı yöndeki akımların manyetik alanı göz önüne alındığında, birbirinden en uzak olan farklı iletkenlere ait bu temel iletkenlerin en küçük manyetik akı, dolayısıyla içlerindeki akım yoğunluğu ile bağlantılı olduğunu göstermek kolaydır. en yükseği. Paralel tellerdeki akımlar farklı yönlere sahipse, o zaman birbirine en yakın olan farklı tellere ait bu temel tellerde yüksek akım yoğunluğunun gözlendiği gösterilebilir.