Efect de suprafață și efect de proximitate
Rezistența conductorului la curent continuu este determinată de binecunoscuta formulă ro =ρl / S.
Această rezistență poate fi determinată și prin cunoașterea mărimii curentului constant IО și a puterii PO:
ro = PO / AzO2
Se dovedește că într-un circuit de curent alternativ, rezistența r a aceluiași conductor este mai mare decât rezistența constantă a curentului: r> rО
Această rezistență r în contrast cu rezistența de curent continuu rO și se numește rezistență activă. Creșterea rezistenței firului se explică prin faptul că, în cazul curentului alternativ, densitatea curentului nu este aceeași în diferite puncte ale secțiunii transversale a firului. Am suprafețe conductoare, densitatea de curent este mai mare decât la curent continuu, iar centrul este mai mic.
La frecvență înaltă, neregularitățile apar atât de puternic încât densitatea de curent într-o puritate centrală semnificativă a secțiunii transversale a conductorului este practic nulă., curentul trece numai în stratul de suprafață, motiv pentru care acest fenomen se numește efect de suprafață.
Astfel, efectul de suprafață duce la o reducere a secțiunii transversale a conductorului prin care circulă curentul (secțiune transversală activă), și deci la o creștere a rezistenței acestuia față de rezistența curentului continuu.
Pentru a explica cauza efectului de suprafață, imaginați-vă un conductor cilindric (Fig. 1), format dintr-un număr mare de conductori elementari de aceeași secțiune transversală, în imediata apropiere unul de celălalt și aranjați în straturi concentrice.
Rezistențele acestor fire la curent continuu, găsite prin formula ρl / S vor fi aceleași.
Orez. 1. Câmpul magnetic al unui conductor cilindric.
Un curent electric alternativ creează un câmp magnetic alternativ în jurul fiecărui fir (Fig. 1). Evident, conductorul elementar situat mai aproape de axă este înconjurat de un conductor de suprafață de flux magnetic mare, prin urmare primul are o inductanță și reactanță inductivă mai mare decât cel din urmă.
La aceeași tensiune la capetele firelor elementare de lungime l situate de-a lungul axei și pe suprafață, densitatea de curent în primul este mai mică decât în a doua.
Diferența v densitatea de curent de-a lungul axei și de-a lungul periferiei conductorului crește odată cu creșterea diametrului conductorului d, conductivitatea materialului γ, permeabilitatea magnetică a materialului μ și frecvența AC.
Raportul dintre rezistența activă a unui conductor r și rezistența lui la. curentul continuu rО se numește coeficientul efectului pielii și este notat cu litera ξ (xi), prin urmare, coeficientul ξ poate fi determinat din graficul din fig. 2, care arată dependența lui ξ de produsul d și √γμμое.
Orez. 2. Grafic pentru determinarea coeficientului efectului pielii.
Când se calculează acest produs, d ar trebui să fie exprimat în cm, γ — în 1 / ohm-cm, μo — v gn/ cm și f = în Hz.
Un exemplu. Este necesar să se determine coeficientul efectului de piele pentru eu sunt un conductor de cupru cu un diametru d= 11,3 mm (S = 100 mm2) la o frecvență de f = 150 Hz.
Loc de muncă bun.
Conform graficului din fig. 2 găsim ξ = 1,03
Densitatea inegală de curent într-un conductor apare și datorită influenței curenților din conductorii vecini. Acest fenomen se numește efect de proximitate.
Luând în considerare câmpul magnetic al curenților în aceeași direcție în doi conductori paraleli, este ușor de arătat că acei conductori elementare aparținând unor conductori diferiți, care sunt cel mai îndepărtați unul de celălalt, sunt conectați cu cel mai mic flux magnetic, prin urmare densitatea curentului în ele. este cel mai înalt. Dacă curenții din firele paralele au direcții diferite, atunci se poate demonstra că se observă o densitate mare de curent în acele fire elementare aparținând unor fire diferite care sunt cel mai aproape unul de celălalt.