Qu'est-ce que l'effet de proximité

Définition : Lorsque des conducteurs transportent des tensions alternatives élevées, les courants ne sont pas répartis uniformément sur la section transversale du conducteur. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet de proximité. L'effet de proximité provoque une augmentation de la résistance apparente d'un conducteur en raison de la présence d'autres conducteurs porteurs de courant à proximité.

Lorsque deux ou plusieurs conducteurs sont positionnés près les uns des autres, leurs champs électromagnétiques interagissent. En conséquence de cette interaction, le courant dans chaque conducteur est redistribué. Plus précisément, une densité de courant plus élevée s'accumule dans la partie du brin de conducteur qui est la plus éloignée du conducteur interférant.

Si les conducteurs transportent le courant dans le même sens, les champs magnétiques des moitiés adjacentes des conducteurs se neutralisent mutuellement. Par conséquent, aucun courant ne circule dans ces moitiés adjacentes des conducteurs, et le courant se concentre plutôt dans les moitiés éloignées.

Lorsque les conducteurs transportent le courant dans des directions opposées, les champs magnétiques dans les parties proches des conducteurs se renforcent mutuellement, conduisant à une densité de courant plus élevée dans ces régions adjacentes. Inversement, les champs magnétiques dans les moitiés plus éloignées des conducteurs se neutralisent mutuellement, entraînant un flux de courant minimal ou nul dans ces zones éloignées. Par conséquent, le courant se concentre dans les parties proches des conducteurs, tandis que les moitiés éloignées présentent une densité de courant significativement réduite.

Si un courant continu (DC) circule dans un conducteur, le courant est distribué uniformément sur la section transversale du conducteur. Par conséquent, aucun effet de proximité ne se produit à la surface du conducteur.

L'effet de proximité n'est significatif que pour des conducteurs dont la section est supérieure à 125 mm². Pour tenir compte de cela, des facteurs de correction doivent être appliqués.

Lorsqu'on tient compte de l'effet de proximité, la résistance alternative du conducteur devient:

Notations:

• Rdc: Résistance continue non corrigée du conducteur.

• Ys: Facteur d'effet de peau (l'augmentation fractionnelle de la résistance due à l'effet de peau).

• Yp: Facteur d'effet de proximité (l'augmentation fractionnelle de la résistance due à l'effet de proximité).

• Re: Résistance ohmique effective ou corrigée du conducteur.

La résistance continue Rdc peut être obtenue à partir des tables de conducteurs en câbles.

Facteurs influençant l'effet de proximité

L'effet de proximité dépend principalement de facteurs tels que le matériau du conducteur, le diamètre, la fréquence et la structure. Ces facteurs sont détaillés ci-dessous:

• Fréquence – L'effet de proximité s'intensifie à mesure que la fréquence augmente.

• Diamètre – Les conducteurs de plus grand diamètre entraînent un effet de proximité plus prononcé.

• Structure – Cet effet est plus important dans les conducteurs solides par rapport aux conducteurs en câbles (par exemple, ACSR). Les conducteurs en câbles ont une surface effective plus petite que les conducteurs solides, ce qui réduit la concentration du courant.

• Matériau – Les conducteurs fabriqués à partir de matériaux hautement ferromagnétiques présentent un effet de proximité plus fort à leur surface en raison des interactions des champs magnétiques.

Méthodes pour atténuer l'effet de proximité

Une méthode efficace pour réduire l'effet de proximité consiste à utiliser des conducteurs en aluminium avec âme en acier (ACSR). Dans un conducteur ACSR :

• L'acier est placé au cœur pour fournir une résistance mécanique.

• Les brins d'aluminium entourent le noyau en acier, formant la couche conductrice externe.

Cette conception minimise la surface exposée aux interactions des champs magnétiques. Par conséquent, le courant circule principalement à travers les couches extérieures d'aluminium, tandis que le noyau en acier transporte peu ou pas de courant. Cette configuration réduit considérablement l'effet de proximité dans le conducteur.