Efecte de superfície i efecte de proximitat

La resistència del conductor al corrent continu està determinada per la coneguda fórmula ro =ρl / S.

Aquesta resistència també es pot determinar coneixent la magnitud del corrent constant IО i la potència PO:

ro = PO / AzO2

Resulta que en un circuit de corrent altern, la resistència r del mateix conductor és més gran que la resistència de corrent constant: r> rО

Aquesta resistència r en contrast amb la resistència de corrent continu rO i s'anomena resistència activa. L'augment de la resistència del cable s'explica pel fet que amb el corrent altern, la densitat de corrent no és la mateixa en diferents punts de la secció transversal del cable. Tinc superfícies conductores, la densitat de corrent és més alta que amb el corrent continu i el centre és més petit.

A alta freqüència, les irregularitats apareixen tan agudament que la densitat de corrent en una puresa central significativa de la secció transversal del conductor és pràcticament nul·la., el corrent passa només a la capa superficial, per això aquest fenomen s'anomena efecte superficial.

Així, l'efecte de superfície condueix a una reducció de la secció transversal del conductor per on passa el corrent (secció transversal activa), i per tant a un augment de la seva resistència en comparació amb la resistència de corrent continu.

Per explicar la causa de l'efecte superficial, imagineu-vos un conductor cilíndric (Fig. 1), format per un gran nombre de conductors elementals de la mateixa secció transversal, molt a prop els uns dels altres i disposats en capes concèntriques.

Les resistències d'aquests cables al corrent continu, trobades per la fórmula ρl / S seran les mateixes.

Arròs. 1. El camp magnètic d'un conductor cilíndric.

Un corrent elèctric altern crea un camp magnètic altern al voltant de cada cable (Fig. 1). Òbviament, el conductor elemental situat més a prop de l'eix està envoltat per un gran conductor de superfície de flux magnètic, per tant el primer té una inductància i una reactància inductiva més alta que el segon.

A la mateixa tensió als extrems dels cables elementals de longitud l situats al llarg de l'eix i a la superfície, la densitat de corrent en el primer és menor que en el segon.

Diferència v la densitat de corrent al llarg de l'eix i al llarg de la perifèria del conductor augmenta amb un augment del diàmetre del conductor d, la conductivitat del material γ, la permeabilitat magnètica del material μ i la freqüència AC.

Relació entre la resistència activa d'un conductor r i la seva resistència at. El corrent continu rО s'anomena coeficient d'efecte pell i es denota amb la lletra ξ (xi), per tant, el coeficient ξ es pot determinar a partir del gràfic de la fig. 2, que mostra la dependència de ξ del producte d i √γμμое.

Arròs. 2. Gràfic per a la determinació del coeficient d'efecte pell.

Quan es calcula aquest producte, d s'ha d'expressar en cm, γ — en 1 / ohm-cm, μo — v gn/ cm i f = en Hz.

Un exemple. Cal determinar el coeficient de l'efecte pell perquè sóc un conductor de coure amb un diàmetre d = 11,3 mm (S = 100 mm2) a una freqüència de f = 150 Hz.

Bona feina.

Segons el gràfic de la fig. 2 trobem ξ = 1,03

La densitat de corrent desigual en un conductor també es produeix a causa de la influència dels corrents en els conductors veïns. Aquest fenomen s'anomena efecte de proximitat.

Tenint en compte el camp magnètic dels corrents en la mateixa direcció en dos conductors paral·lels, és fàcil demostrar que aquells conductors elementals pertanyents a conductors diferents, que estan més allunyats entre si, estan connectats amb el flux magnètic més petit, per tant, la densitat de corrent en ells. és el més alt. Si els corrents en cables paral·lels tenen direccions diferents, es pot demostrar que s'observa una alta densitat de corrent en aquells cables elementals que pertanyen a diferents cables més propers entre si.