Erauzketa-efektua Transmisioi-Lerroetan

Efektu oskoa definizioa

Transmisio lineetako efektu oskoak AC korrontea konduktorearen gainazalera konzentratzen den fenomenoa da, horrek bere erresistentzia efektiboa handitzen duena.

Efektu oskoa AC korrontek konduktore baten sekzio ebakiaren gainean banatze desberdintasuna da, non korronte dentsitatea konduktorearen gainazaleraino gehieneko eta nukleora begoztuta eksponenzialki gutxitzen den. Honek esan nahi du konduktorearen barruan agertzen diren korrontea konduktorearen kanpoaldean baino gutxiago dela, hau konduktorearen erresistentzia efektiboa handituz.

Efektu oskoa korronteak erabilgarri dituen sekzio ebakia murrizten du, indar-hilketak eta konduktorearen sorkuntza handituz. Transmisio lineen impedimentua aldatzen du, tenperatura eta korrontearen banaketarako eragin handiak sortuz. Efektu hau maiztasun handiagoetan, konduktore-diametro handiagoetan eta indarrontasun txikiagoetan intensifikatzen da.

Efektu oskoa ez da gertatzen sistema DC (korronte zuzen)etan, korrontea uniformeki erdi-ebaki osoan doalako. Baina sistema ACetan, batez ere maiztasun altuetan, adibidez, erradio eta mikroondadun sistematan, efektu oskoa transmisio lineen eta beste osagai batzuen diseinu eta analisiari eragin handiak egin dezake.

Efektu oskoaren arrazoia

Efektu oskoa AC korrontea sortutako magne-tarteka konduktorearekin elkarrekiko interakzioa dela. Irudian ikusten bezala, AC korrontea zilindro iturri baten trak dituenean, tarteka konduktorearen barruan eta inguruan sortzen da. Tarteka norabidea eta magnitudea AC korrontearen maiztasun eta amplitudaren arabera aldatzen dira.

Faradayren lege elektriko-magnetikoaren arabera, aldaketa tarteka elektriko tarteka sortzen du konduktorean. Elektriko tarteka berriro tarteka kontraesangarria sortzen du konduktorean, eddy current deritzon. Eddy current-ek konduktorean birulatzen dira eta jatorrizko AC korronteari kontraesan.

Eddy current-ek konduktorearen nukleotik gertuago indarrak handiagoak dira, hemen jatorrizko AC korrontearekin fluxu magnetiko-linkage gehien duelako. Beraz, elektrotarta kontraesan handiagoa sortzen dute eta nukleoko korronte dentsitatea murrizten dute. Aldiz, konduktorearen gainazaleko, jatorrizko AC korrontearekin fluxu magnetiko-linkage gutxiago duen lekuetan, eddy current gutxiago eta elektrotarta kontraesan txikiagoa sortzen dira. Horregatik, gainazaleko korronte dentsitatea handiagoa izaten da.

Fenomeno hau konduktorearen sekzio ebakian korrontearen banaketaren desberdintasuna ematen du, konduktorearen gainazaleraino korronte gehien doalako. Hona hemen transmisio lineetako efektu oskoa.

Efektu oskoaren kuantifikazioa

Efektu oskoa skin depth edo δ (delta) balio batekin kuantifika daiteke, konduktorearen gainazaleraino korronte dentsitatea %37ra gutxitzen den sakonera. Skin depth txikiagoa efektu osko handiagoa adierazten du.

Skin depth hainbat faktoretan datza, hala nola:

AC korrontearen maiztasuna: Maiztasun handiagoa tarteka aldaketak azkarago egiten ditu eta eddy current indarrak handiagoak. Beraz, maiztasuna handitu ahala skin depth murrizten da.

Konduktorearen indarrontasuna: Indarrontasun handiagoa erresistentzia txikiagoa eta eddy currenten hedapena errazagoa. Beraz, indarrontasuna handitu ahala skin depth murrizten da.

Konduktorearen permeabilitatea: Permeabilitate handiagoa fluxu magnetiko-linkage gehiago eta eddy current indarrak handiago. Beraz, permeabilitate handitu ahala skin depth murrizten da.

Konduktorearen forma: Forma desberdinak tarteka magnetikoaren banaketari eta eddy currentei eragin dituzten faktore geometriko desberdinak dituzte. Beraz, skin depth konduktoreen formaren arabera aldatzen da.

Zirkular sekzio ebakiduna duen zilindro iturri baterako skin depth kalkulatzeko formula hau da:

δ skin depth-a (metroetan)

ω AC korrontearen maiztasun angeluarra (segunduko radianetan)

μ konduktorearen permeabilitatea (henrie metroko)

σ konduktorearen indarrontasuna (siemens metroko)

Adibidez, zirkular sekzio ebakiduna duen koperr konduktorerako, 10 MHz-en funtzionatzen bada, skin depth-a hau da:

Honek esan nahi du konduktorearen gainazaleraino 0.066 mm sakonera bakarrik korronte osoa doalako frekuentzi honetan.

Efektu oskoaren murrizketa

Efektu oskoak arazo asko sor ditzake transmisio lineetan, hala nola:

• Indar-hilketak eta konduktorearen sorkuntza handiagoak, sistema efizientzia eta fiabletasuna murriztuz.

• Transmisio linearen impedimentua eta tenperatura-hedapena handitzen, senalaren kalitatea eta indar-hedapena eragiten dutena.

• Transmisio lineetatik iradiatzen diren interferentzia elektromagnetiko eta isorrak handiagoak, arteko gailu eta zirkuituei eragin dezaketen.

Beraz, transmisio lineetan efektu oskoa murriztea nahi behar da. Efektu oskoak murrizteko erabil daitezken metodo batzuk hauek dira:

• Koperra edo zilarreko indarrontasun handiagoa eta permeabilitate txikiagoa duten konduktoreak erabiltzea, hierroko edo barrekoen ordez.

• Diametro txikiagoa edo sekzio ebaki txikiagoa duten konduktoreak erabiltzea, gainazalerako eta nuklearako korronte dentsitateen arteko ezberdintasuna murrizteko.

• Konduktore solidoen ordez konduktore estranduatua edo pleitatua erabiltzea, konduktorearen gainazal erabilgarria handituz eta eddy currentak murriztuz. Litz wire izeneko konduktore estrandu motu espetsial batek efektu oskoa minimizatzeko estranduak trak egiten ditu modu batera konduktorearen sekzio ebakian estrandu bakoitzak posizio desberdinak hartzen dituen luzeran zehar.

• Konduktore solidoen ordez konduktore hutsa edo tubularra erabiltzea, konduktorearen pisua eta kostua murriztuz bere prestazioak goiz ez dituen eragin handirik. Konduktorearen hutsunea efektu oskoagatik korronte gutxi duenez, kendu daiteke korrontearen hedapenera eragin gabe.

• Konduktore bakarraren ordez konduktore paralelo anitz erabiltzea, konduktorearen sekzio ebaki erabilgarria handituz eta erresistentzia txikituz. Metodo hau bundling edo transposition deritzo.

• AC korrontearen maiztasuna murriztzea skin depth-a handitzen du eta efektu oskoa murriztu. Hala ere, maiztasun altuak behar dituzten aplikazioetan ezinezkoa izan daiteke.

Kokorra

Efektu oskoa AC korrontea konduktore baten trak dituenean gertatzen den fenomenoa da transmisio lineetan. Fenomeno honek konduktorearen sekzio ebakian korrontearen banaketaren desberdintasuna ematen du, konduktorearen gainazaleraino korronte gehien doalako. Honek konduktorearen erresistentzia efektiboa eta impedimentua handitzen ditu, eta bere efizientzia eta prestazioak murriztzen ditu.

Efektu oskoa konduktorearen maiztasuna, indarrontasuna, permeabilitatea eta forma faktoreen mendean datza. Parametro baten bidez kuantifikatu daiteke, skin depth izenarekin, konduktorearen gainazaleraino korronte dentsitatea %37ra gutxitzen den sakonera.

Efektu oskoa indarrontasun handiagoa eta permeabilitate txikiagoa duten konduktoreak, diametro txikiagoa edo sekzio ebaki txikiagoa, estrandu edo pleitatu egitura, hutsa edo tubularra, paralelo anitzeko antolamendu edo maiztasun txikiago erabiliz murriztu daiteke.

Efektu oskoa elektrizitatearen ingeniaritzan kontzeptu garrantzitsua da, transmisio lineetan eta AC korronteak erabiltzen dituzten beste osagai batzuen diseinu eta analisiari eragin dituena. Aplikazio eta maiztasun desberdinetarako konduktore mota eta tamaina egokiak hautatzeko kontuan hartu behar da.