ट्रान्समिशन लाइनहरूमा स्किन प्रभाव

चामकीलो प्रभाव वर्णन

प्रसारण रेखाहरूमा चामकीलो प्रभाव एक घटना हो जहाँ एसी कुँदी संचालकको सतहको नजिक एकत्र हुन्छ, यसले यसको प्रभावी प्रतिरोध बढाउँछ।

चामकीलो प्रभावले एसी कुँदीले संचालकको क्रॉस-सेक्शन मा असमान रूपमा वितरण गर्ने धारणा गर्दछ, जहाँ कुँदी घनत्व संचालकको सतहको नजिक अत्यधिक रहन्छ र केन्द्रको ओर घाटियाइ जान्छ। यसका अर्थ यो हुन्छ कि संचालकको आन्तरिक भाग बाहिरी भागबाट ठूलो कुँदी लगाउँदैन, यसले संचालकको प्रभावी प्रतिरोध बढाउँछ।

चामकीलो प्रभावले कुँदी प्रवाहको उपलब्ध क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र घटाउँछ, यसले शक्ति नुक्सान र संचालकको गर्मी बढाउँछ। यसले प्रसारण रेखाको इम्पिडेन्स बदल्दछ, जसले वोल्टेज र कुँदी वितरण प्रभावित गर्छ। यो प्रभाव उच्च आवृत्तिमा, ठूलो संचालक व्यासमा, र निम्न चालकतामा बढ्दछ।

चामकीलो प्रभाव डीसी (DC) प्रणालीमा हुन्दैन, किनकि कुँदी संचालकको क्रॉस-सेक्शन मा समान रूपमा प्रवाह गर्दछ। तर, एसी प्रणालीमा, विशेष गरी उच्च आवृत्तिमा सञ्चालित रेडियो र माइक्रोवेव प्रणालीमा, चामकीलो प्रभावले प्रसारण रेखाहरू र अन्य घटकहरूको डिझाइन र विश्लेषणमा महत्वपूर्ण प्रभाव राख्छ।

चामकीलो प्रभावको कारण

चामकीलो प्रभाव एसी कुँदी द्वारा उत्पन्न बनाएको चुम्बकीय क्षेत्र र संचालक बीचको प्रतिक्रियाले उत्पन्न हुन्छ। निम्न चित्रमा देखाएको छ, जब एक एसी कुँदी गोलाकार संचालकमा प्रवाह गर्दछ, यसले संचालकको बाहिर र अन्तर्निहित चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्छ। यो चुम्बकीय क्षेत्रको दिशा र परिमाण एसी कुँदीको आवृत्ति र अनुपातमा परिवर्तन हुन्छ।

फैराडे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रेरणको नियम अनुसार, एक परिवर्तनशील चुम्बकीय क्षेत्र एक संचालकमा इलेक्ट्रिक क्षेत्र प्रेरित गर्छ। यो इलेक्ट्रिक क्षेत्रले, फेरी, संचालकमा एक विरोधी कुँदी, जसलाई एडी कुँदी भनिन्छ, प्रेरित गर्छ। यी एडी कुँदीहरू संचालकमा परिपथ गर्दछ र मूल एसी कुँदीलाई विरोध गर्छ।

एडी कुँदीहरू संचालकको केन्द्र नजिक अधिक चुम्बकीय फ्लक्स लिङ्केजसँग अधिक शक्तिशाली छन्। त्यसैले, यी अधिक विरोधी इलेक्ट्रिक क्षेत्र उत्पन्न गर्छ र केन्द्रमा नेट कुँदी घनत्व घटाउँछ। तर, संचालकको सतह नजिक, जहाँ मूल एसी कुँदीसँग अल्प चुम्बकीय फ्लक्स लिङ्केज छ, यहाँ दुर्बल एडी कुँदीहरू र निम्न विरोधी इलेक्ट्रिक क्षेत्र छ। त्यसैले, सतहमा अधिक नेट कुँदी घनत्व छ।

यो घटना संचालकको क्रॉस-सेक्शन मा कुँदीको असमान वितरण उत्पन्न गर्छ, जहाँ सतह नजिक अधिक कुँदी प्रवाह गर्छ र केन्द्र नजिक कम। यो प्रसारण रेखामा चामकीलो प्रभाव भनिन्छ।

चामकीलो प्रभावको मापन

चामकीलो प्रभावलाई स्किन गहिराई वा δ (डेल्टा) प्रयोग गरी मापिन सकिन्छ, जो संचालकको सतहको निम्न गहिराई हो जहाँ कुँदी घनत्व त्यसको सतह मानको लगभग ३७% घट्दछ। छोटो स्किन गहिराई अधिक गम्भीर चामकीलो प्रभाव देखाउँछ।

स्किन गहिराई अनेक घटकहरूसँग निर्भर छ, जस्तै:

एसी कुँदीको आवृत्ति: उच्च आवृत्तिले चुम्बकीय क्षेत्रमा तीव्र परिवर्तन र शक्तिशाली एडी कुँदीहरू उत्पन्न गर्छ। त्यसैले, आवृत्ति बढ्दा स्किन गहिराई घट्दछ।

संचालकको चालकता: उच्च चालकताले निम्न प्रतिरोध र एडी कुँदीहरूको सुगत रूपमा प्रवाह गर्छ। त्यसैले, चालकता बढ्दा स्किन गहिराई घट्दछ।

संचालकको परमेयता: उच्च परमेयताले अधिक चुम्बकीय फ्लक्स लिङ्केज र शक्तिशाली एडी कुँदीहरू उत्पन्न गर्छ। त्यसैले, परमेयता बढ्दा स्किन गहिराई घट्दछ।

संचालकको आकार: विभिन्न आकारहरूमा विभिन्न ज्यामितिक घटकहरू चुम्बकीय क्षेत्र वितरण र एडी कुँदीहरू प्रभावित गर्छ। त्यसैले, विभिन्न आकारको संचालकमा स्किन गहिराई भिन्न हुन्छ।

गोलाकार क्रॉस-सेक्शन भएको गोलाकार संचालकको लागि स्किन गहिराई गणना गर्ने सूत्र यो हुन्छ:

δ स्किन गहिराई हो (मीटरमा)

ω एसी कुँदीको कोणीय आवृत्ति हो (सेकेण्ड प्रति रेडियनमा)

μ संचालकको परमेयता हो (हेनरी प्रति मीटरमा)

σ संचालकको चालकता हो (सिमेन्स प्रति मीटरमा)

उदाहरणका लागि, १० MHz मा सञ्चालित गोलाकार क्रॉस-सेक्शन भएको ताम्र संचालकको लागि, स्किन गहिराई यो हुन्छ:

यो अर्थ यो हुन्छ कि यस आवृत्तिमा संचालकको सतहको नजिक ०.०६६ mm गहिराईमा अधिकांश कुँदी प्रवाह गर्छ।

चामकीलो प्रभाव घटाउने

चामकीलो प्रभावले प्रसारण रेखाहरूमा निम्न अवस्थाहरू प्रभावित गर्छ, जस्तै:

• कुँदी नुक्सान र संचालकको गर्मी बढ्ने, जसले प्रणालीको दक्षता र विश्वसनीयता घटाउँछ।

• प्रसारण रेखाको इम्पिडेन्स र वोल्टेज गिरावट बढ्ने, जसले सिग्नलको गुणस्तर र शक्ति प्रसारण प्रभावित गर्छ।

• प्रसारण रेखाको नजिक रहेका उपकरण र सर्किटहरूलाई प्रभावित गर्ने विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप र रेडिएशन बढ्ने।

त्यसैले, प्रसारण रेखाहरूमा चामकीलो प्रभाव जितना सम्भव घटाउन वाञ्छनीय छ। चामकीलो प्रभाव घटाउने केही विधिहरू यी हुन्छन्:

• उच्च चालकता र निम्न परमेयता भएका संचालक, जस्तै ताम्र वा रुप्य, ले लोहा वा इस्पातको बजाय प्रयोग गर्ने।

• ठूलो व्यास वा क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र भएका संचालकलाई छोटो व्यास वा क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र भएका संचालकले बदल्ने, जसले सतह र केन्द्रमा कुँदी घनत्वको अन्तर घटाउँछ।

• सोलिड संचालकको बजाय स्ट्रैंडेड वा ब्रेडेड संचालक प्रयोग गर्ने, जसले संचालकको प्रभावी सतह क्षेत्र बढाउँछ र एडी कुँदीहरू घटाउँछ। एक विशेष प्रकारको स्ट्रैंडेड संचालक जसलाई लित्ज तार भनिन्छ, यो एडी प्रभावलाई न्यूनतम गर्ने गर्यो जसले तारहरूलाई एक तरिकाले ट्विस्ट गर्दछ जसले प्रत्येक तार त्यसको लम्बाईको भित्तौता विभिन्न स्थानहरू अधिकार गर्छ।

• सोलिड संचालकको बजाय होलो वा ट्यूबुलर संचालक प्रयोग गर्ने, जसले संचालकको वजन र खर्च घटाउँछ तर यसको प्रदर्शनलाई बहुधा प्रभाव नहुन्छ। चामकीलो प्रभावको कारण संचालकको होलो भाग कुँदी प्रवाह गर्दैन, त्यसैले यसलाई हटाउँदै नुक्सान नहुन्छ।

• एकल संचालकको बजाय बहुल समानान्तर संचालक प्रयोग गर्ने, जसले संचालकको प्रभावी क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र बढाउँछ र यसको प्रतिरोध घटाउँछ। यो विधि बन्डलिङ वा ट्रान्सपोजिशन भनिन्छ।

• एसी कुँदीको आवृत्ति घटाउने, जसले स्किन गहिराई बढाउँछ र चामकीलो प्रभाव घटाउँछ। तर, यो केही उच्च आवृत्ति सिग्नल आवश