Какво е ефектът на близостта

Определение: Когато проводниците пренасят високи алтернативни напрежения, теченията са неравномерно разпределени по пърпендикулярното сечение на проводника. Това явление е известно като близостен ефект. Близостният ефект причинява увеличение на явното съпротивление на проводника поради присъствието на други токове-носещи проводници в близостта му.

Когато два или повече проводника са разположени близо един до друг, техните електромагнитни полета взаимодействат. В резултат на това взаимодействие, токът във всеки проводник се преразпределя. По-конкретно, по-висока плътност на тока се събира в частта от проводника, която е най-далеч от интерфериращия проводник.

Ако проводниците пренасят ток в една и съща посока, магнитните полета на съседните половини на проводниците се анулират. Следователно, няма ток, който да протича през тези съседни половини на проводниците, и токът вместо това се събира в далечните половини.

Когато проводниците пренасят ток в противоположни посоки, магнитните полета в близките части на проводниците се подкрепят взаимно, водейки до по-висока плътност на тока в тези съседни области. Напротив, магнитните полета в далечните половини на проводниците се анулират, водейки до минимален или нулев поток на тока в тези далечни области. Следователно, токът се концентрира в близките части на проводниците, докато далечните половини показват значително намален ток.

Ако постоянен ток протича през проводника, токът е равномерно разпределен по пърпендикулярното сечение на проводника. Следователно, няма близостен ефект на повърхността на проводника.

Близостният ефект е значителен само за проводници с размер над 125 мм². За сметка на това, трябва да се приложат коректиращи фактори.

При обсъждане на близостния ефект, AC съпротивлението на проводника става:

Обозначения:

• Rdc: Некоригирано DC съпротивление на проводника.

• Ys: Фактор на кожен ефект (фракционно увеличение на съпротивлението поради кожен ефект).

• Yp: Фактор на близостния ефект (фракционно увеличение на съпротивлението поради близостния ефект).

• Re: Ефективно или коригирано омично съпротивление на проводника.

DC съпротивлението Rdc може да бъде получено от таблици за странични проводници.

Фактори, влиящи върху близостния ефект

Близостният ефект в основни линии зависи от фактори като материал, диаметър, честота и структура на проводника. Тези фактори са детайлно описани по-долу:

• Честота – Близостният ефект се засилва с увеличаването на честотата.

• Диаметър – По-големите диаметри на проводника водят до по-изразен близостен ефект.

• Структура – Този ефект е по-значителен в твърди проводници в сравнение със странични проводници (например ACSR). Страничните проводници имат по-малка ефективна повърхностна площ от твърдите проводници, което намалява скъсяването на тока.

• Материал – Проводници, направени от високоферомагнитни материали, показват по-силен близостен ефект на повърхността си поради взаимодействията на магнитните полета.

Методи за намаляване на близостния ефект

Един ефективен начин за намаляване на близостния ефект е използването на ACSR (алуминиеви проводници със стоманена поддръжка). В ACSR проводник:

• Стоманата е поставена в ядрото, за да предостави механична устойчивост.

• Алуминиевите жици обграждат стоманеното ядро, формирайки външния проводящ слой.

Този дизайн минимизира повърхностната площ, изложена на взаимодействията на магнитните полета. Следователно, токът в основни линии протича през външните алуминиеви слоеве, докато стоманеното ядро носи малко или никакъв ток. Тази конфигурация значително намалява близостния ефект в проводника.