Површински ефекат и ефекат близине

Отпор проводника једносмерној струји одређује се познатом формулом ро =ρл / С.

Овај отпор се такође може одредити познавањем величине константне струје ИО и снаге ПО:

ро = ПО / АзО2

Испоставило се да је у колу наизменичне струје отпор р истог проводника већи од отпора константне струје: р> рО

Овај отпор р за разлику од отпора једносмерне струје рО и назива се активни отпор. Повећање отпора жице објашњава се чињеницом да код наизменичне струје густина струје није иста у различитим тачкама попречног пресека жице. Имам површине проводника, густина струје је већа него код једносмерне струје, а центар је мањи.

На високој фреквенцији, неправилности се појављују тако оштро да је густина струје у значајној централној чистоћи попречног пресека проводника практично нула., струја пролази само у површинском слоју, због чега се овај феномен назива површински ефекат.

Дакле, површински ефекат доводи до смањења попречног пресека проводника кроз који тече струја (активни пресек), а самим тим и до повећања његовог отпора у односу на отпор једносмерне струје.

Да бисте објаснили узрок површинског ефекта, замислите цилиндрични проводник (слика 1), који се састоји од великог броја елементарних проводника истог попречног пресека, у непосредној близини један другом и распоређених у концентричним слојевима.

Отпори ових жица на једносмерну струју, пронађени по формули ρл / С, биће исти.

Пиринач. 1. Магнетно поље цилиндричног проводника.

Наизменична електрична струја ствара наизменично магнетно поље око сваке жице (слика 1). Очигледно је да је елементарни проводник који се налази ближе оси окружен великим површинским проводником магнетног флукса, тако да први има већу индуктивност и индуктивну реактанцију од другог.

При истом напону на крајевима елементарних жица дужине л који се налазе дуж осе и на површини, густина струје у првој је мања него у другој.

Разлика в густине струје дуж осе и по периферији проводника расте са повећањем пречника проводника д, проводљивости материјала γ, магнетне пермеабилности материјала μ и фреквенције наизменичне струје.

Однос активног отпора проводника р према његовом отпору ат. једносмерна струја рО назива се коефицијент скин ефекта и означава се словом ξ (ки), стога се коефицијент ξ може одредити из графикона на сл. 2, која показује зависност ξ од производа д и √γμμое.

Пиринач. 2. Табела за одређивање коефицијента скин ефекта.

Приликом израчунавања овог производа, д треба изразити у цм, γ — у 1 / охм-цм, μо — в гн/ цм и ф = у Хз.

Пример. Потребно је одредити коефицијент скин ефекта за И сам бакарни проводник пречника д= 11,3 мм (С = 100 мм2) на фреквенцији ф = 150 Хз.

Добар посао.

Према графикону на сл. 2 налазимо ξ = 1.03

Неједнака густина струје у проводнику настаје и услед утицаја струја у суседним проводницима. Овај феномен се назива ефекат близине.

Узимајући у обзир магнетно поље струја истог смера у два паралелна проводника, лако је показати да су они елементарни проводници који припадају различитим проводницима, а који су најудаљенији један од другог, повезани са најмањим магнетним флуксом, па је стога и густина струје у њима је највиши. Ако струје у паралелним жицама имају различите правце, онда се може показати да се велика густина струје примећује у оним елементарним жицама које припадају различитим жицама које су најближе једна другој.