Cosa è l'Effetto di Prossimità?

Definizione: Quando i conduttori trasportano alte tensioni alternate, le correnti non sono distribuite uniformemente sulla sezione trasversale del conduttore. Questo fenomeno è noto come effetto di prossimità. L'effetto di prossimità causa un aumento della resistenza apparente del conduttore a causa della presenza di altri conduttori portatori di corrente nelle vicinanze.

Quando due o più conduttori sono posizionati vicini l'uno all'altro, i loro campi elettromagnetici interagiscono. A causa di questa interazione, la corrente in ciascun conduttore si ridistribuisce. Specificamente, una maggiore densità di corrente si accumula nella parte del filamento del conduttore che è più lontana dal conduttore interferente.

Se i conduttori trasportano corrente nella stessa direzione, i campi magnetici delle metà adiacenti dei conduttori si annullano a vicenda. Di conseguenza, nessuna corrente fluisce attraverso queste metà adiacenti dei conduttori, e la corrente si concentra invece nelle metà più remote.

Quando i conduttori trasportano corrente in direzioni opposte, i campi magnetici nelle parti più vicine dei conduttori si rafforzano a vicenda, portando a una maggiore densità di corrente in queste regioni adiacenti. Al contrario, i campi magnetici nelle metà più lontane dei conduttori si annullano a vicenda, risultando in un flusso di corrente minimo o nullo in quelle aree remote. Di conseguenza, la corrente si concentra nelle parti più vicine dei conduttori, mentre le metà più lontane mostrano una densità di corrente significativamente ridotta.

Se la corrente continua fluisce attraverso un conduttore, la corrente è distribuita uniformemente sulla sezione trasversale del conduttore. Di conseguenza, non si verifica alcun effetto di prossimità sulla superficie del conduttore.

L'effetto di prossimità è significativo solo per dimensioni dei conduttori superiori a 125 mm². Per tenerne conto, devono essere applicati fattori di correzione.

Quando si tiene conto dell'effetto di prossimità, la resistenza alternata del conduttore diventa:

Note:

• Rdc: Resistenza continua non corretta del conduttore.

• Ys: Fattore di effetto di pelle (l'aumento percentuale della resistenza dovuto all'effetto di pelle).

• Yp: Fattore di effetto di prossimità (l'aumento percentuale della resistenza dovuto all'effetto di prossimità).

• Re: Resistenza ohmica effettiva o corretta del conduttore.

La resistenza continua Rdc può essere ottenuta dalle tabelle dei conduttori straniti.

Fattori che influenzano l'effetto di prossimità

L'effetto di prossimità dipende principalmente da fattori come il materiale del conduttore, il diametro, la frequenza e la struttura. Questi fattori sono dettagliati di seguito:

• Frequenza – L'effetto di prossimità si intensifica con l'aumentare della frequenza.

• Diametro – I diametri maggiori dei conduttori portano a un effetto di prossimità più pronunciato.

• Struttura – Questo effetto è più significativo nei conduttori solidi rispetto ai conduttori straniti (ad esempio, ASCR). I conduttori straniti hanno una superficie effettiva minore rispetto ai conduttori solidi, riducendo l'affollamento della corrente.

• Materiale – I conduttori realizzati con materiali ad alta ferromagneticità presentano un effetto di prossimità più forte sulla loro superficie a causa delle interazioni dei campi magnetici.

Metodi per mitigare l'effetto di prossimità

Un modo efficace per ridurre l'effetto di prossimità è l'uso di conduttori ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced). In un conduttore ACSR:

• L'acciaio è posizionato al centro per fornire resistenza meccanica.

• Le fasce di alluminio circondano il nucleo d'acciaio, formando lo strato conduttivo esterno.

Questo design minimizza la superficie esposta alle interazioni del campo magnetico. Di conseguenza, la corrente fluisce principalmente attraverso gli strati esterni di alluminio, mentre il nucleo d'acciaio trasporta poca o nessuna corrente. Questa configurazione riduce significativamente l'effetto di prossimità nel conduttore.