Εφέ επιφάνειας και εφέ εγγύτητας

Η αντίσταση του αγωγού στο συνεχές ρεύμα καθορίζεται από τον γνωστό τύπο ro =ρl / S.

Αυτή η αντίσταση μπορεί επίσης να προσδιοριστεί γνωρίζοντας το μέγεθος του σταθερού ρεύματος IО και της ισχύος PO:

ro = PO / AzO2

Αποδεικνύεται ότι σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, η αντίσταση r του ίδιου αγωγού είναι μεγαλύτερη από το σταθερό ρεύμα αντίστασης: r> rО

Αυτή η αντίσταση r σε αντίθεση με την αντίσταση συνεχούς ρεύματος rO και ονομάζεται ενεργή αντίσταση. Η αύξηση της αντίστασης του σύρματος εξηγείται από το γεγονός ότι με το εναλλασσόμενο ρεύμα, η πυκνότητα του ρεύματος δεν είναι ίδια σε διαφορετικά σημεία της διατομής του σύρματος. Έχω επιφάνειες αγωγών, η πυκνότητα του ρεύματος είναι μεγαλύτερη από ό,τι με το συνεχές ρεύμα και το κέντρο είναι μικρότερο.

Σε υψηλή συχνότητα, οι ανωμαλίες εμφανίζονται τόσο έντονες που η πυκνότητα ρεύματος σε μια σημαντική κεντρική καθαρότητα της διατομής του αγωγού είναι πρακτικά μηδέν., το ρεύμα περνά μόνο στο επιφανειακό στρώμα, γι 'αυτό το φαινόμενο αυτό ονομάζεται επιφανειακό φαινόμενο.

Έτσι, το επιφανειακό αποτέλεσμα οδηγεί σε μείωση της διατομής του αγωγού μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα (ενεργή διατομή), και επομένως σε αύξηση της αντίστασής του σε σύγκριση με την αντίσταση συνεχούς ρεύματος.

Για να εξηγήσετε την αιτία του επιφανειακού φαινομένου, φανταστείτε έναν κυλινδρικό αγωγό (Εικ. 1), που αποτελείται από μεγάλο αριθμό στοιχειωδών αγωγών της ίδιας διατομής, σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους και διατεταγμένους σε ομόκεντρα στρώματα.

Οι αντιστάσεις αυτών των καλωδίων στο συνεχές ρεύμα, που βρίσκονται με τον τύπο ρl / S θα είναι οι ίδιες.

Ρύζι. 1. Το μαγνητικό πεδίο ενός κυλινδρικού αγωγού.

Ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο γύρω από κάθε καλώδιο (Εικ. 1). Προφανώς, ο στοιχειώδης αγωγός που βρίσκεται πιο κοντά στον άξονα περιβάλλεται από έναν μεγάλο αγωγό επιφάνειας μαγνητικής ροής, επομένως ο πρώτος έχει υψηλότερη επαγωγή και επαγωγική αντίδραση από τον δεύτερο.

Στην ίδια τάση στα άκρα των στοιχειωδών καλωδίων μήκους l που βρίσκονται κατά μήκος του άξονα και στην επιφάνεια, η πυκνότητα ρεύματος στο πρώτο είναι μικρότερη από ό,τι στο δεύτερο.

Η διαφορά v η πυκνότητα ρεύματος κατά μήκος του άξονα και κατά μήκος της περιφέρειας του αγωγού αυξάνεται με την αύξηση της διαμέτρου του αγωγού d, της αγωγιμότητας του υλικού γ, της μαγνητικής διαπερατότητας του υλικού μ και της συχνότητας AC.

Ο λόγος της ενεργού αντίστασης ενός αγωγού r προς την αντίστασή του στο. συνεχές ρεύμα rΟ ονομάζεται συντελεστής δερματικού φαινομένου και συμβολίζεται με το γράμμα ξ (xi), επομένως, ο συντελεστής ξ μπορεί να προσδιοριστεί από το γράφημα στο σχ. 2, που δείχνει την εξάρτηση του ξ από το γινόμενο d και √γμμοε.

Ρύζι. 2. Διάγραμμα για τον προσδιορισμό του συντελεστή δερματικού αποτελέσματος.

Κατά τον υπολογισμό αυτού του γινόμενου, το d πρέπει να εκφράζεται σε cm, το γ — σε 1 / ohm-cm, μo — v gn/ cm και f = σε Hz.

Ενα παράδειγμα. Είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί ο συντελεστής του φαινομένου του δέρματος για το Είμαι ένας χάλκινος αγωγός με διάμετρο d= 11,3 mm (S = 100 mm2) σε συχνότητα f = 150 Hz.

Καλή δουλειά.

Σύμφωνα με το γράφημα στο σχ. 2 βρίσκουμε ξ = 1,03

Η άνιση πυκνότητα ρεύματος σε έναν αγωγό εμφανίζεται επίσης λόγω της επίδρασης των ρευμάτων σε γειτονικούς αγωγούς. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο εγγύτητας.

Λαμβάνοντας υπόψη το μαγνητικό πεδίο των ρευμάτων στην ίδια κατεύθυνση σε δύο παράλληλους αγωγούς, είναι εύκολο να φανεί ότι αυτοί οι στοιχειώδεις αγωγοί που ανήκουν σε διαφορετικούς αγωγούς, οι οποίοι είναι πιο απομακρυσμένοι μεταξύ τους, συνδέονται με τη μικρότερη μαγνητική ροή, επομένως η πυκνότητα ρεύματος σε αυτούς είναι το υψηλότερο. Εάν τα ρεύματα στα παράλληλα καλώδια έχουν διαφορετικές κατευθύνσεις, τότε μπορεί να αποδειχθεί ότι παρατηρείται υψηλή πυκνότητα ρεύματος σε εκείνα τα στοιχειώδη καλώδια που ανήκουν σε διαφορετικά καλώδια που είναι πιο κοντά το ένα στο άλλο.