מהו אפקטximity?

הגדרה: כאשר מוליכים חשמל נושאים מתחים חילופיים גבוהים, הזרמים אינם מתפלגים באופן אחיד על פני שטח החתך של המוליך. תופעה זו ידועה כעקרון הקרבה. עקרון הקרבה גורם להגדלת ההתנגדות הנראית של המוליך עקב קיום מוליכי זרם אחרים בסביבתו.

כאשר שני מוליכים או יותר ממוקמים בקרבת אחד לשני, השדות האלקטרומגנטיים שלהם מתאפסים. כתוצאה מהאינטרקציה הזו, הזרם בכל מוליך מתפצל מחדש. ספציפית, צפיפות זרם גבוהה יותר מצטברת בחלק של מוט המוליך הרחוק ביותר מהמוליך המפריע.

אם המוליכים נושאים זרם בכיוון זהה, השדות המגנטיים של חצאי המוליכים הסמוכים מבטלים אחד את השני. לכן, אין זרם זורם דרך חצאי המוליכים הסמוכים הללו, והזרם במקום זאת מתרכז בחצאי המוליכים הרחוקים.

כאשר המוליכים נושאים זרם בכיוונים מנוגדים, השדות המגנטיים בחלקים הקרובים של המוליכים מתגברים אחד בשני, מה שמוביל לצפיפות זרם גבוהה יותר באזורים הסמוכים הללו. לעומת זאת, השדות המגנטיים בחלקים הרחוקים של המוליכים מבטלים אחד את השני, מה שגורם לזרם מינימלי או אפס בחלקים הרחוקים הללו. לכן, הזרם מתרכז בחלקים הקרובים של המוליכים, בעוד שהחלקים הרחוקים מראים ירידה משמעותית בזרם.

אם זרם ישר זורם במוליך, הזרם מתפלג באופן אחיד על פני שטח החתך של המוליך. כתוצאה מכך, לא מתרחש עקרון קרבה על פני המוליך.

עקרון הקרבה הוא משמעותי רק עבור גדלי מוליכים גדולים מ-125 מ"ר. כדי לתיקן זאת, יש ליישם גורמי תיקון.

כאשר מתייחסים לעקרון הקרבה, ההתנגדות החליפינית של המוליך נעשית:

סימונים:

• Rdc: התנגדות זרם ישר לא מתוקנת של המוליך.

• Ys: גורם עקרון העור (ההגדלה השברית בהתנגדות בעקבות עקרון העור).

• Yp: גורם עקרון הקרבה (ההגדלה השברית בהתנגדות בעקבות עקרון הקרבה).

• Re: ההתנגדות אוהמית המתקנית או המתוקנת של המוליך.

התנגדות הזרם הישר Rdc ניתן לקבל מטבלאות מוליכים משובחים.

גורמים המשפיעים על עקרון הקרבה

עקרון הקרבה תלוי בעיקר בגורמים כמו חומר המוליך, הקוטר, התדירות והמבנה. הגורמים הללו מפורטים להלן:

• תדירות – עקרון הקרבה מתגבר ככל שהתדירות עולה.

• קוטר – קוטרים גדולים של מוליכים מובילים לעקרון קרבה חזק יותר.

• מבנה – ההשפעה הזו היא משמעותית יותר במוליכים מוצקים בהשוואה למוליכים משובחים (לדוגמה, ASCR). מוליכים משובחים הם בעלי שטח פנים יעיל קטן יותר מאשר מוליכים מוצקים, מה שמפחית את הצפיפות של הזרם.

• חומר – מוליכים העשויים מחומרים פרומגנטיים גבוהים מפגינים עקרון קרבה חזק יותר על פני השטח שלהם בשל אינטראקציות שדות מגנטיים.

שיטות להפחתת עקרון הקרבה

דרך יעילה להפחתת עקרון הקרבה היא באמצעות שימוש במוליכים אלומיניום עם פלדה (ACSR). במוליך ACSR:

• הפלדה מוצבת בליבה כדי לספק חוזק מכני.

• שרשראות אלומיניום מקיפות את ליבת הפלדה, ויוצרות את שכבה החיצונית המולכדת.

עיצוב זה מפחית את שטח הפנים חשוף לאינטראקציות שדות מגנטיים. כתוצאה מכך, הזרם זורם בעיקר דרך שכבות האלומיניום החיצוניות, בעוד לליבת הפלדה יש זרם מינימלי או אפס. תצורה זו מפחיתה משמעותית את עקרון הקרבה במוליך.