표면 효과 및 근접 효과

직류에 대한 도체의 저항은 잘 알려진 공식 ro =ρl / S에 의해 결정됩니다.

이 저항은 또한 정전류 IО 및 전력 PO의 크기를 알면 결정될 수 있습니다.

ro = PO / 아조2

교류 회로에서 동일한 도체의 저항 r은 저항 정전류보다 큽니다. r> rО

이 저항 r은 직류 저항 rO와 달리 활성 저항이라고 합니다. 와이어 저항의 증가는 교류의 경우 와이어 단면의 다른 지점에서 전류 밀도가 동일하지 않다는 사실로 설명됩니다. 도체 표면이 있고 전류 밀도가 직류보다 높고 중심이 더 작습니다.

고주파에서는 요철이 너무 급격하게 나타나 도체 단면의 상당한 중심 순도의 전류 밀도가 거의 0이 됩니다. 전류는 표면층에서만 흐르므로 이러한 현상을 표면 효과라고 합니다.

따라서 표면 효과는 전류가 흐르는 도체의 단면적(활성 단면)을 감소시켜 직류 저항에 비해 저항을 증가시킵니다.

표면 효과의 원인을 설명하기 위해 동일한 단면의 많은 수의 기본 도체로 구성되고 서로 근접하고 동심원 층으로 배열된 원통형 도체(그림 1)를 상상해 보십시오.

공식 ρl / S에 의해 발견되는 직류에 대한 이러한 전선의 저항은 동일합니다.

쌀. 1. 원통형 도체의 자기장.

교류 전류는 각 전선 주위에 교류 자기장을 생성합니다(그림 1). 분명히 축에 더 가까운 기본 도체는 큰 자속 표면 도체로 둘러싸여 있으므로 전자는 후자보다 높은 인덕턴스와 유도 리액턴스를 갖습니다.

축을 따라 표면에 위치한 길이 l의 기본 와이어 끝에서 동일한 전압에서 첫 번째의 전류 밀도는 두 번째보다 적습니다.

차이 v 도체의 직경 d, 재료의 전도성 γ, 재료의 자기 투자율 μ 및 AC 주파수가 증가함에 따라 도체의 축 및 주변을 따른 전류 밀도가 증가합니다.

도체의 활성 저항 r 대 저항의 비율 at. 직류 rО는 표피 효과 계수라고하며 문자 ξ (xi)로 표시되므로 그림의 그래프에서 계수 ξ를 결정할 수 있습니다. 2는 제품 d 및 √γμμое에 대한 ξ의 의존성을 보여줍니다.

쌀. 2. 피부 효과 계수를 결정하기 위한 차트.

이 곱을 계산할 때 d는 cm, γ — 1/ohm-cm, μo — v gn/ cm 및 f = Hz로 표시해야 합니다.

예. 주파수 f = 150Hz에서 직경 d= 11.3mm(S = 100mm2)인 구리 도체에 대한 표피 효과 계수를 결정할 필요가 있습니다.

잘했어요.

그림의 그래프에 따르면. 2 우리는 ξ = 1.03을 찾습니다

도체의 불균일한 전류 밀도는 인접한 도체의 전류 영향으로 인해 발생합니다. 이 현상을 근접 효과라고 합니다.

두 개의 병렬 도체에서 같은 방향의 전류 자기장을 고려하면 서로 다른 도체에 속하는 기본 도체가 가장 작은 자속으로 연결되어 있으므로 전류 밀도가 가장 낮다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 가장 높습니다. 병렬 도선의 전류 방향이 다른 경우 서로 가장 가까운 서로 다른 도선에 속하는 기본 도선에서 높은 전류 밀도가 관찰됨을 알 수 있습니다.