ప్రసారణ లైన్లలో త్వచకరణ ప్రభావం
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ నిర్వచనం
ప్రసారణ లైన్లలో స్కిన్ ఎఫెక్ట్ అనేది ఏసీ కరెంట్ విద్యుత్ ప్రవహనం కారణంగా కాండక్టర్ యొక్క ఉపరితలం దగ్గర సంహరణం చేసే ప్రభావం, ఇది కాండక్టర్ యొక్క ప్రభావ రోధనాన్ని పెంచుతుంది.
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ అనేది ఏసీ కరెంట్ కాండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ మీద సమానంగా విభజించబడని ప్రవహనం చేయు ప్రవృత్తిని నిర్వచిస్తుంది. ఇది కాండక్టర్ యొక్క ఉపరితలం దగ్గర కరెంట్ డెన్సిటీ గరిష్ఠంగా ఉంటుంది మరియు కేంద్రం వైపు ఘాతాంకాలు తగ్గుతుంటాయి. ఇది కాండక్టర్ యొక్క లోపలి భాగం కంటే బయటి భాగం ఎక్కువ కరెంట్ ప్రవహించేందున, కాండక్టర్ యొక్క ప్రభావ రోధనం పెరిగిపోతుంది.
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ కరెంట్ ప్రవహనం కోసం లభ్యమైన క్రాస్-సెక్షన్ వైశాల్యాన్ని తగ్గిస్తుంది, శక్తి నష్టాలను పెంచుతుంది మరియు కాండక్టర్ ను హీట్ చేస్తుంది. ఇది ప్రసారణ లైన్ యొక్క ఇమ్పీడెన్స్ను మారుస్తుంది, వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ విభజనను ప్రభావితం చేస్తుంది. ఈ ప్రభావం ఎక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీల్లో, పెద్ద కాండక్టర్ వ్యాసాల్లో మరియు తక్కువ కండక్టివిటీల్లో పెరుగుతుంది.
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ డైరెక్ట్ కరెంట్ (డిసీ) వ్యవస్థల్లో జరుగదు, ఎందుకంటే కరెంట్ కాండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ మీద సమానంగా ప్రవహిస్తుంది. కానీ, ఏసీ వ్యవస్థల్లో, విశేషంగా రేడియో మరియు మైక్రోవేవ్ వ్యవస్థల్లో స్కిన్ ఎఫెక్ట్ ప్రసారణ లైన్ల మరియు ఇతర కాంపొనెంట్ల డిజైన్ మరియు విశ్లేషణపై ప్రధాన ప్రభావం చూపవచ్చు.
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ కారణాలు
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ ఏసీ కరెంట్ యొక్క మైనామెగ్నటిక్ ఫీల్డ్ మరియు కాండక్టర్ యొక్క మధ్య సంఘటనం వలన జరుగుతుంది. కింది చిత్రంలో చూపినట్లు, ఒక సిలిండ్రికల్ కాండక్టర్ ద్వారా ఏసీ కరెంట్ ప్రవహిస్తే, కాండక్టర్ యొక్క చుట్టు మరియు లోపలి భాగంలో మైనామెగ్నటిక్ ఫీల్డ్ ఏర్పడుతుంది. ఈ మైనామెగ్నటిక్ ఫీల్డ్ యొక్క దిశ మరియు పరిమాణం ఏసీ కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు అమ్ప్లిట్యూడ్ ప్రకారం మారుతుంది.
ఫారెడే లో మైనామెగ్నటిక్ ఇండక్షన్ లావ్ ప్రకారం, మైనామెగ్నటిక్ ఫీల్డ్ యొక్క మార్పు కాండక్టర్లో ఇలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఏర్పరచుతుంది. ఈ ఇలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్, తాను తాను కాండక్టర్లో విరుద్ధంగా కరెంట్ ఏర్పరచుతుంది, ఇది ఎడీ కరెంట్ అని పిలువబడుతుంది. ఈ ఎడీ కరెంట్లు కాండక్టర్లో ప్రదక్షణం చేస్తాయి మరియు మూల ఏసీ కరెంట్ కు విరుద్ధంగా ప్రవహిస్తాయి.
ఎడీ కరెంట్లు కాండక్టర్ యొక్క కేంద్రం దగ్గర ఎక్కువగా ఉంటాయి, ఇక్కడ వాటికి మూల ఏసీ కరెంట్ కు ఎక్కువ మైనామెగ్నటిక్ ఫ్లక్స్ లింకేజ్ ఉంటుంది. అందువల్ల, వాటి విరుద్ధంగా ఎక్కువ ఇలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఉంటుంది మరియు కేంద్రం దగ్గర నేట్ కరెంట్ డెన్సిటీ తగ్గుతుంది. కానీ, కాండక్టర్ యొక్క ఉపరితలం దగ్గర, మూల ఏసీ కరెంట్ కు తక్కువ మైనామెగ్నటిక్ ఫ్లక్స్ లింకేజ్ ఉంటుంది, ఇక్కడ ఎడీ కరెంట్లు తక్కువగా ఉంటాయి మరియు విరుద్ధంగా తక్కువ ఇలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఉంటుంది. అందువల్ల, ఉపరితలం దగ్గర ఎక్కువ నేట్ కరెంట్ డెన్సిటీ ఉంటుంది.
ఈ ప్రభావం కాండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ మీద కరెంట్ యొక్క అసమాన విభజనను ప్రభావితం చేస్తుంది, ఉపరితలం దగ్గర ఎక్కువ కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది మరియు కేంద్రం దగ్గర తక్కువ కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది. ఇది ప్రసారణ లైన్లలో స్కిన్ ఎఫెక్ట్ అని పిలువబడుతుంది.
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ క్వాంటిఫై చేయడం
స్కిన్ ఎఫెక్ట్ స్కిన్ డెప్థ్ లేదా δ (డెల్టా) ద్వారా క్వాంటిఫై చేయవచ్చు, ఇది కాండక్టర్ యొక్క ఉపరితలం నుండి కరెంట్ డెన్సిటీ ఉపరితలం విలువ యొక్క 37% వరకు తగ్గుతుంది. తక్కువ స్కిన్ డెప్థ్ అనేది కఠినమైన స్కిన్ ఎఫెక్ట్ సూచిస్తుంది.
స్కిన్ డెప్థ్ అనేది కొన్ని కారకాలపై ఆధారపడుతుంది, వాటిలో:
ఏసీ కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ: ఎక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ అనేది మైనామెగ్నటిక్ ఫీల్డ్ యొక్క త్వరిత మార్పులను మరియు బలమైన ఎడీ కరెంట్లను సూచిస్తుంది. అందువల్ల, ఫ్రీక్వెన్సీ పెరిగినప్పుడు స్కిన్ డెప్థ్ తగ్గుతుంది.
కాండక్టర్ యొక్క కండక్టివిటీ: ఎక్కువ కండక్టివిటీ అనేది తక్కువ రోధన మరియు ఎడీ కరెంట్ల సులభంగా ప్రవహించడం. అందువల్ల, కండక్టివిటీ పెరిగినప్పుడు స్కిన్ డెప్థ్ తగ్గుతుంది.
కాండక్టర్ యొక్క పెర్మియాబిలిటీ: ఎక్కువ పెర్మియాబిలిటీ అనేది ఎక్కువ మైనామెగ్నటిక్ ఫ్లక్స్ లింకేజ్ మరియు బలమైన ఎడీ కరెంట్లను సూచిస్తుంది. అందువల్ల, పెర్మియాబిలిటీ పెరిగినప్పుడు స్కిన్ డెప్థ్ తగ్గుతుంది.
కాండక్టర్ యొక్క ఆకారం: వివిధ ఆకారాలు వివిధ జ్యామితీయ కారకాలను ప్రభావితం చేస్తాయి, ఇవి మైనామెగ్నటిక్ ఫీల్డ్ విభజనను మరియు ఎడీ కరెంట్లను ప్రభావితం చేస్తాయి. అందువల్ల, కాండక్టర్ల వివిధ ఆకారాలతో స్కిన్ డెప్థ్ మారుతుంది.
ఒక వృత్తాకార క్రాస్-సెక్షన్ గల సిలిండ్రికల్ కాండక్టర్ కోసం స్కిన్ డెప్థ్ లెక్కించడానికి సూత్రం:
δ అనేది స్కిన్ డెప్థ్ (మీటర్లలో)
ω అనేది ఏసీ కరెంట్ యొక్క కోణీయ ఫ్రీక్వెన్సీ (రేడియన్లు సెకన్ ప్రకారం)
μ అనేది కాండక్టర్ యొక్క పెర్మియాబిలిటీ (హెన్రీలు మీటర్ ప్రకారం)
σ అనేది కాండక్టర్ యొక్క కండక్టివిటీ (సిమెన్స్ మీటర్ ప్రకారం)
ఉదాహరణకు, 10 ఎంఎచ్జీ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద వృత్తాకార క్రాస్-సెక్షన్ గల కాప్పర్ కాండక్టర్ కోసం, స్కిన్ డెప్థ్ అనేది:
