Kas ir tuvuma efekts?

Definīcija: Kad vedņi pārvada augstus maiņstrāvas spriegumus, strāvas plūsma nav vienmērīgi izkliedzta pār visu vedņa priekšķēlu. Šo parādību sauc par tuvuma efektu. Tuvuma efekts rada pieaugumu vedņa redzamajai pretestībai tāpēc, ka tā tuvumā atrodas citi strāvas nesoci.

Ja divi vai vairāki vedņi ir novietoti tuvu viens otram, to elektromagnētiskie lauki intereferē. Kā rezultāts šai intereferencē, katrā vednī strāvas plūsma tiek pārdalīta. Konkrēti, augstāka strāvas blīvums koncentrējas tā daļā, kas atrodas visattālāk no ietekmējošā vedņa.

Ja vedņi pārvada strāvu vienādā virzienā, to blakus pusē esošie magnētiskie lauki kompensē viens otru. Tādējādi nekāda strāva neatrodas šajās blakus pusēs, un tā koncentrējas attālākajās pusēs.

Ja vedņi pārvada strāvu pretējos virzienos, to tuvākos daļās esošie magnētiskie lauki stiprina viens otru, radot augstāku strāvas blīvumu šajās blakus pusēs. Savukārt to attālākos daļās esošie magnētiskie lauki kompensē viens otru, veidojot minimālu vai nulles strāvas plūsmu šajās attālākajās pusēs. Tādējādi strāva koncentrējas tuvākajās vedņu daļās, savukārt attālākās daļas parāda būtiski samazinātu strāvas plūsmu.

Ja caur vedni plūst GSP, strāvas plūsma ir vienmērīgi izkliedzta pār visu vedņa priekšķēlu. Tādējādi uz vedņa virsmas neveidojas tuvuma efekts.

Tuvuma efekts ir nozīmīgs tikai lielākiem par 125 mm² vedņiem. Lai to ņemtu vērā, jāpielieto korekcijas koeficienti.

Lai ņemtu vērā tuvuma efektu, vedņa maiņstrāvas pretestība kļūst par:

Apzīmējumi:

• Rdc: Nekorēģētā GSP pretestība vedņa.

• Ys: Ādas efekta faktors (pretestības frakcionālais pieaugums dēļ ādas efekta).

• Yp: Tuvuma efekta faktors (pretestības frakcionālais pieaugums dēļ tuvuma efekta).

• Re: Efektīvā vai korēģētā omīšanas pretestība vedņa.

GSP pretestību Rdc var iegūt no virpuļvedņu tabulām.

Faktori, kas ietekmē tuvuma efektu

Tuvuma efekts galvenokārt atkarīgs no faktoriem, piemēram, vedņa materiāla, diametra, frekvences un struktūras. Šie faktori ir detalizēti zemāk:

• Frekvence – Tuvuma efekts pastiprinās ar frekvences pieaugumu.

• Diametrs – Lielāks vedņa diametrs rada vērienīgāku tuvuma efektu.

• Struktūra – Šis efekts ir vērienīgāks solīdos vedņos salīdzinājumā ar virpuļvedņiem (piemēram, ASCR). Virpuļvedņi ir ar mazāko efektīvo virsmas laukumu nekā solīdi vedņi, samazinot strāvas plūsmas koncentrāciju.

• Materiāls – Augstiferomagnētiski materiāli izgatavoti vedņi rada stiprāku tuvuma efektu uz to virsmas dēļ magnētisko lauku intereferenci.

Metodes, lai samazinātu tuvuma efektu

Viens efektīvs veids, kā samazināt tuvuma efektu, ir izmantot ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced) vedņus. ACSR vednī:

• Stāvstāvklājs tiek novietots kodolā, lai nodrošinātu mehānisko stiprumu.

• Aluminium virpuļi apkārt stāvstāvklāja kodolam veido ārējo ledu.

Šis dizains samazina virsmas laukumu, kas ir izpostīts magnētisko lauku intereferenci. Tādējādi strāva galvenokārt plūst caur ārējiem aluminium lēdām, savukārt stāvstāvklāja kodols nes nelielu vai neko strāvu. Šī konfigurācija būtiski samazina tuvuma efektu vednī.