Wat is de nabijeffect?

Definitie: Wanneer geleiders hoge wisselspanningen voeren, is de stroom niet uniform verdeeld over het doorsnijdingsoppervlak van de geleider. Dit verschijnsel wordt de nabijeffect genoemd. De nabijeffect veroorzaakt een toename van de apparente weerstand van een geleider door de aanwezigheid van andere stroomvoerende geleiders in de buurt.

Wanneer twee of meer geleiders dicht bij elkaar zijn geplaatst, interactief hun elektromagnetische velden met elkaar. Als gevolg hiervan wordt de stroom in elke geleider herverdeeld. Specifiek gezegd neemt de stroomdichtheid toe in het deel van de geleider dat het verst verwijderd is van de interfererende geleider.

Als de geleiders stroom in dezelfde richting voeren, heffen de magnetische velden van de aangrenzende helften van de geleiders elkaar op. Hierdoor stroomt er geen stroom door deze aangrenzende helften van de geleiders, en de stroom concentreert zich in plaats daarvan in de verste helften.

Wanneer geleiders stroom in tegengestelde richtingen voeren, versterken de magnetische velden in de dichterbij gelegen delen van de geleiders elkaar, wat leidt tot een hogere stroomdichtheid in deze aangrenzende gebieden. Daarentegen heffen de magnetische velden in de verder verwijderde helften van de geleiders elkaar op, wat resulteert in minimale of nul stroom in die verre gebieden. Hierdoor concentreert de stroom zich in de dichterbij gelegen delen van de geleiders, terwijl de verre helften een significant verminderde stroom vertonen.

Als gelijkstroom door een geleider stroomt, is de stroom uniform verdeeld over het doorsnijdingsoppervlak van de geleider. Hierdoor treedt er geen nabijeffect op aan de oppervlakte van de geleider.

Het nabijeffect is alleen significant voor geleiders met een doorsnede groter dan 125 mm². Om rekening hiermee te houden, moeten correctiefactoren worden toegepast.

Bij het rekening houden met het nabijeffect wordt de wisselweerstand van de geleider:

Aanduidingen:

• Rdc: Ongecorrigeerde gelijkstroomweerstand van de geleider.

• Ys: Omhuleffectfactor (de fractionele toename in weerstand als gevolg van het omhuleffect).

• Yp: Nabijeffectfactor (de fractionele toename in weerstand als gevolg van het nabijeffect).

• Re: Effectieve of gecorrigeerde ohmse weerstand van de geleider.

De gelijkstroomweerstand Rdc kan worden verkregen uit tabellen voor gestrande geleiders.

Factoren die de Nabijeffect Beïnvloeden

Het nabijeffect hangt voornamelijk af van factoren zoals het geleidermateriaal, de diameter, de frequentie en de structuur. Deze factoren worden hieronder gedetailleerd:

• Frequentie – Het nabijeffect neemt toe naarmate de frequentie toeneemt.

• Diameter – Grootere geleiderdiameters leiden tot een meer uitgesproken nabijeffect.

• Structuur – Dit effect is significanter in massieve geleiders in vergelijking met gestrande geleiders (bijvoorbeeld ASCR). Gestrande geleiders hebben een kleiner effectief oppervlak dan massieve geleiders, waardoor de stroomconcentratie minder uitgesproken is.

• Materiaal – Geleiders gemaakt van hoogferromagnetische materialen vertonen een sterker nabijeffect op hun oppervlakken als gevolg van magnetisch veldinteracties.

Methoden om het Nabijeffect te Verminderen

Een effectieve manier om het nabijeffect te verminderen is het gebruik van ACSR (Aluminium Geleider met Staal Versterking). In een ACSR-geleider:

• Staal wordt in het hart geplaatst om mechanische sterkte te bieden.

• Aluminium draden omringen het staalhart, vormend de buitenste geleidende laag.

Dit ontwerp minimaliseert het oppervlak dat blootgesteld is aan magnetische veldinteracties. Hierdoor stroomt de stroom voornamelijk door de buitenste aluminiumlagen, terwijl het staalhart weinig tot geen stroom voert. Deze configuratie vermindert het nabijeffect in de geleider aanzienlijk.