ট্রান্সমিশন লাইনে স্কিন ইফেক্ট

চামড়া প্রভাব সংজ্ঞায়িত

ট্রান্সমিশন লাইনে চামড়া প্রভাব হল একটি ঘটনা যেখানে এসি বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবহনকারীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি গুচ্ছাকারে সংকেন্দ্রিত হয়, ফলে তার কার্যকর প্রতিরোধ বৃদ্ধি পায়।

চামড়া প্রভাব হল একটি ঘটনা যেখানে এসি বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবহনকারীর অংশের বিভিন্ন অংশে অসমানভাবে বিতরণ করে, যাতে বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব পরিবহনকারীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি সর্বাধিক হয় এবং কেন্দ্রের দিকে সূচকভাবে হ্রাস পায়। এই মানে হল পরিবহনকারীর অভ্যন্তরীণ অংশ বাহ্যিক অংশের তুলনায় কম বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবহন করে, ফলে পরিবহনকারীর কার্যকর প্রতিরোধ বৃদ্ধি পায়।

চামড়া প্রভাব বিদ্যুৎ প্রবাহের জন্য উপলব্ধ অংশের ক্ষেত্রফল হ্রাস করে, ফলে শক্তি হার ও পরিবহনকারীর উত্তপ্তি বৃদ্ধি পায়। এটি ট্রান্সমিশন লাইনের আন্তঃপ্রতিরোধ পরিবর্তন করে, ফলে ভোল্টেজ ও বিদ্যুৎ প্রবাহের বিতরণ প্রভাবিত হয়। এই প্রভাব উচ্চ কম্পাঙ্ক, বড় পরিবহনকারীর ব্যাস এবং কম পরিবাহিতা থাকলে বৃদ্ধি পায়।

চামড়া প্রভাব ডি.সি. (DC) সিস্টেমে ঘটে না, কারণ এসি সিস্টেমে বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবহনকারীর অংশের সমগ্র অংশে সমানভাবে প্রবাহিত হয়। তবে, এসি সিস্টেমে, বিশেষ করে রেডিও এবং মাইক্রোওয়েভ সিস্টেমে যেখানে উচ্চ কম্পাঙ্কে পরিচালিত হয়, চামড়া প্রভাব ট্রান্সমিশন লাইন এবং অন্যান্য উপাদানের ডিজাইন ও বিশ্লেষণে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলতে পারে।

চামড়া প্রভাবের কারণ

চামড়া প্রভাব এসি বিদ্যুৎ প্রবাহ দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র এবং পরিবহনকারীর মধ্যে পরস্পরকে প্রভাবিত করার ফলে ঘটে। নিম্নলিখিত চিত্রে দেখানো হয়েছে, যখন একটি বৃত্তাকার পরিবহনকারী দিয়ে এসি বিদ্যুৎ প্রবাহ প্রবাহিত হয়, তখন এটি পরিবহনকারীর চারপাশে এবং ভিতরে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এই চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক এবং পরিমাণ এসি বিদ্যুৎ প্রবাহের কম্পাঙ্ক এবং আয়ামের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়।

ফারাডের তড়িৎচৌম্বক প্রবাহের সূত্র অনুযায়ী, একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র একটি পরিবহনকারীতে একটি তড়িৎ ক্ষেত্র উৎপন্ন করে। এই তড়িৎ ক্ষেত্র, পরিবহনকারীতে একটি বিপরীত বিদ্যুৎ প্রবাহ, যা এডি কারেন্ট নামে পরিচিত, উৎপন্ন করে। এডি কারেন্ট পরিবহনকারীর মধ্যে প্রবাহিত হয় এবং মূল এসি বিদ্যুৎ প্রবাহের বিরোধী কাজ করে।

এডি কারেন্ট পরিবহনকারীর কেন্দ্রের কাছাকাছি বেশি শক্তিশালী হয়, যেখানে তারা মূল এসি বিদ্যুৎ প্রবাহের সঙ্গে বেশি চৌম্বক ফ্লাক্স লিঙ্কেজ রাখে। ফলে, তারা একটি বেশি বিপরীত তড়িৎ ক্ষেত্র তৈরি করে এবং কেন্দ্রে মোট বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব হ্রাস করে। অন্যদিকে, পরিবহনকারীর পৃষ্ঠের কাছাকাছি, যেখানে মূল এসি বিদ্যুৎ প্রবাহের সঙ্গে কম চৌম্বক ফ্লাক্স লিঙ্কেজ থাকে, তারা দুর্বল এডি কারেন্ট এবং কম বিপরীত তড়িৎ ক্ষেত্র তৈরি করে। ফলে, পৃষ্ঠে মোট বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব বেশি হয়।

এই ঘটনার ফলে পরিবহনকারীর অংশের বিভিন্ন অংশে বিদ্যুৎ প্রবাহের অসমান বিতরণ ঘটে, যাতে পৃষ্ঠের কাছাকাছি বেশি বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবহন করে এবং কেন্দ্রের কাছাকাছি কম পরিবহন করে। এটি ট্রান্সমিশন লাইনের চামড়া প্রভাব নামে পরিচিত।

চামড়া প্রভাবের পরিমাপ

চামড়া প্রভাব চামড়া গভীরতা বা δ (ডেল্টা) দ্বারা পরিমাপ করা যায়, যা পরিবহনকারীর পৃষ্ঠের নিচে যে গভীরতায় বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব পৃষ্ঠের মানের 37% পর্যন্ত হ্রাস পায়। একটি ছোট চামড়া গভীরতা বেশি চামড়া প্রভাব নির্দেশ করে।

চামড়া গভীরতা নিম্নলিখিত কয়েকটি কারণে নির্ভর করে:

এসি বিদ্যুৎ প্রবাহের কম্পাঙ্ক: উচ্চ কম্পাঙ্ক মানে চৌম্বক ক্ষেত্রের দ্রুত পরিবর্তন এবং শক্তিশালী এডি কারেন্ট। ফলে, কম্পাঙ্ক বৃদ্ধি পাবার সাথে সাথে চামড়া গভীরতা হ্রাস পায়।

পরিবহনকারীর পরিবাহিতা: উচ্চ পরিবাহিতা মানে কম প্রতিরোধ এবং এডি কারেন্টের সহজ প্রবাহ। ফলে, পরিবাহিতা বৃদ্ধি পাবার সাথে সাথে চামড়া গভীরতা হ্রাস পায়।

পরিবহনকারীর চৌম্বক বৈশিষ্ট্য: উচ্চ চৌম্বক বৈশিষ্ট্য মানে বেশি চৌম্বক ফ্লাক্স লিঙ্কেজ এবং শক্তিশালী এডি কারেন্ট। ফলে, চৌম্বক বৈশিষ্ট্য বৃদ্ধি পাবার সাথে সাথে চামড়া গভীরতা হ্রাস পায়।

পরিবহনকারীর আকৃতি: ভিন্ন ভিন্ন আকৃতি চৌম্বক ক্ষেত্রের বিতরণ এবং এডি কারেন্টের উপর ভিন্ন ভিন্ন জ্যামিতিক কারণ প্রভাব ফেলে। ফলে, পরিবহনকারীর আকৃতি পরিবর্তনের সাথে সাথে চামড়া গভীরতা পরিবর্তিত হয়।

বৃত্তাকার অংশবিশিষ্ট একটি বৃত্তাকার পরিবহনকারীর জন্য চামড়া গভীরতা গণনার সূত্র হল:

δ হল চামড়া গভীরতা (মিটারে)

ω হল এসি বিদ্যুৎ প্রবাহের কৌণিক কম্পাঙ্ক (রেডিয়ান প্রতি সেকেন্ডে)

μ হল পরিবহনকারীর চৌম্বক বৈশিষ্ট্য (হেনরি প্রতি মিটারে)

σ হল পরিবহনকারীর পরিবাহিতা (সিমেন্স প্রতি মিটারে)

উদাহরণস্বরূপ, 10 MHz-এ পরিচালিত একটি তামার পরিবহনকারীর জন্য চামড়া গভীরতা হল:

এটি মানে হল এই কম্পাঙ্কে পরিবহনকারীর পৃষ্ঠের 0.066 mm পরিমাণ পাতলা স্তর বেশিরভাগ বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবহন করে।

চামড়া প্রভাব হ্রাস

চামড়া প্রভাব ট্রান্সমিশন লাইনে নিম্নলিখিত সমস্যাগুলি সৃষ্টি করতে পারে:

• শক্তি হার এবং পরিবহনকারীর উত্তপ্তি বৃদ্ধি, যা সিস্টেমের দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতা হ্রাস করে।

• ট্রান্সমিশন লাইনের আন্তঃপ্রতিরোধ এবং ভোল্টেজ হ্রাস বৃদ্ধি, যা সিগনাল গুণমান এবং শক্তি সরবরাহকে প্রভাবিত করে।

• ট্রান্সমিশন লাইন থেকে বৃদ্ধি প্রভাব এবং বিকিরণ, যা পাশাপাশি যন্ত্রপাতি এবং সার্কিটকে প্রভাবিত করতে পারে।

অতএব, ট্রান্সমিশন লাইনে চামড়া প্রভাব যথাসম্ভব হ্রাস করা উচিত। চামড়া প্রভাব হ্রাস করার জন্য ব্যবহৃত কিছু পদ্ধতি হল:

• লোহা বা ইস্পাতের পরিবর্তে উচ্চ পরিবাহিতা এবং কম চৌম্বক বৈশিষ্ট্য যুক্ত পরিবহনকারী, যেমন তামা বা রূপা ব্যবহার করা।

• ছোট ব্যাস বা অংশের পরিবহনকারী ব্যবহার করা পৃষ্ঠ এবং কেন্দ্রের বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্বের পার্থক্য হ্রাস করে।

• সোলিড পরিবহনকারীর পরিবর্তে স্ট্র্যান্ডেড বা ব্রেইডেড পরিবহনকারী ব্যবহার করা পরিবহন