Virsmas efekts un tuvuma efekts

Vadītāja pretestību līdzstrāvai nosaka pēc labi zināmās formulas ro =ρl / S.

Šo pretestību var noteikt arī, zinot pastāvīgās strāvas IО lielumu un jaudu PO:

ro = PO / AzO2

Izrādās, ka maiņstrāvas ķēdē tā paša vadītāja pretestība r ir lielāka par pretestības pastāvīgo strāvu: r> rО

Šo pretestību r atšķirībā no līdzstrāvas pretestības rO un sauc par aktīvo pretestību. Vadu pretestības palielināšanās ir izskaidrojama ar to, ka ar maiņstrāvu strāvas blīvums dažādos stieples šķērsgriezuma punktos nav vienāds. Man ir vadītāju virsmas, strāvas blīvums ir lielāks nekā ar līdzstrāvu, un centrs ir mazāks.

Augstā frekvencē nelīdzenumi parādās tik asi, ka strāvas blīvums ievērojamā vadītāja šķērsgriezuma centrālajā tīrībā ir praktiski nulle., strāva iet tikai virsmas slānī, tāpēc šo parādību sauc par virsmas efektu.

Tādējādi virsmas efekts noved pie tā vadītāja šķērsgriezuma samazināšanās, caur kuru plūst strāva (aktīvais šķērsgriezums), un līdz ar to palielinās tā pretestība salīdzinājumā ar līdzstrāvas pretestību.

Lai izskaidrotu virsmas efekta cēloni, iedomājieties cilindrisku vadītāju (1. att.), kas sastāv no liela skaita viena un tā paša šķērsgriezuma elementāru vadītāju, kas atrodas tuvu viens otram un ir sakārtoti koncentriskos slāņos.

Šo vadu pretestība līdzstrāvai, kas noteikta pēc formulas ρl / S, būs vienāda.

Rīsi. 1. Cilindriska vadītāja magnētiskais lauks.

Maiņstrāva ap katru vadu rada mainīgu magnētisko lauku (1. att.). Acīmredzot tuvāk asij novietoto elementāro vadītāju ieskauj liels magnētiskās plūsmas virsmas vadītājs, tāpēc pirmajam ir lielāka induktivitāte un induktīvā pretestība nekā otrajam.

Pie tāda paša sprieguma l garuma elementāro vadu galos, kas atrodas gar asi un uz virsmas, strāvas blīvums pirmajā ir mazāks nekā otrajā.

Strāvas blīvuma starpība pa asi un pa vadītāja perifēriju palielinās, palielinoties vadītāja diametram d, materiāla vadītspējai γ, materiāla magnētiskajai caurlaidībai μ un maiņstrāvas frekvencei.

Vadītāja r aktīvās pretestības attiecība pret tā pretestību pie. līdzstrāva rО tiek saukta par ādas efekta koeficientu un tiek apzīmēta ar burtu ξ (xi), tāpēc koeficientu ξ var noteikt no diagrammas att. 2, kas parāda ξ atkarību no reizinājuma d un √γμμое.

Rīsi. 2. Diagramma ādas efekta koeficienta noteikšanai.

Aprēķinot šo reizinājumu, d jāizsaka cm, γ — 1 / ohm-cm, μo — v gn/cm un f = Hz.

Piemērs. Nepieciešams noteikt ādas efekta koeficientu, lai es esmu vara vadītājs ar diametru d= 11,3 mm (S = 100 mm2) pie frekvences f = 150 Hz.

Labs darbs.

Saskaņā ar grafiku attēlā. 2 atrodam ξ = 1,03

Nevienlīdzīgs strāvas blīvums vadītājā rodas arī blakus esošo vadītāju strāvu ietekmes dēļ. Šo parādību sauc par tuvuma efektu.

Ņemot vērā vienā virzienā esošo strāvu magnētisko lauku divos paralēlos vadītājos, ir viegli parādīt, ka tie dažādiem vadītājiem piederošie elementārie vadītāji, kas atrodas vistālāk viens no otra, ir savienoti ar mazāko magnētisko plūsmu, līdz ar to strāvas blīvums tajos. ir visaugstākais. Ja paralēlajos vados strāvām ir dažādi virzieni, tad var parādīt, ka liels strāvas blīvums ir novērojams tajos dažādiem vadiem piederošajos elementārajos vados, kas atrodas vistuvāk viens otram.