O que é o Efeito de Proximidade?

Definição: Quando condutores transportam altas tensões alternadas, as correntes não são distribuídas uniformemente pela seção transversal do condutor. Este fenômeno é conhecido como efeito de proximidade. O efeito de proximidade causa um aumento na resistência aparente de um condutor devido à presença de outros condutores que transportam corrente em sua vizinhança.

Quando dois ou mais condutores estão posicionados próximos uns dos outros, seus campos eletromagnéticos interagem. Como resultado dessa interação, a corrente em cada condutor é redistribuída. Especificamente, uma densidade de corrente maior acumula-se na parte do fio condutor que está mais distante do condutor interferente.

Se os condutores transportam corrente no mesmo sentido, os campos magnéticos das metades adjacentes dos condutores se anulam mutuamente. Consequentemente, nenhuma corrente flui por essas metades adjacentes dos condutores, e a corrente, em vez disso, se concentra nas metades mais distantes.

Quando os condutores transportam corrente em sentidos opostos, os campos magnéticos nas partes mais próximas dos condutores se reforçam mutuamente, levando a uma densidade de corrente maior nessas regiões adjacentes. Por outro lado, os campos magnéticos nas metades mais distantes dos condutores se anulam mutuamente, resultando em fluxo de corrente mínimo ou zero nessas áreas remotas. Consequentemente, a corrente se concentra nas partes mais próximas dos condutores, enquanto as metades mais distantes apresentam redução significativa da corrente.

Se a corrente contínua (CC) flui através de um condutor, a corrente é distribuída uniformemente pela seção transversal do condutor. Como resultado, não ocorre efeito de proximidade na superfície do condutor.

O efeito de proximidade é significativo apenas para tamanhos de condutores maiores que 125 mm². Para levar isso em conta, devem ser aplicados fatores de correção.

Ao considerar o efeito de proximidade, a resistência CA do condutor torna-se:

Notações:

• Rdc: Resistência CC não corrigida do condutor.

• Ys: Fator de efeito de pele (o aumento fracionário na resistência devido ao efeito de pele).

• Yp: Fator de efeito de proximidade (o aumento fracionário na resistência devido ao efeito de proximidade).

• Re: Resistência ohmica efetiva ou corrigida do condutor.

A resistência CC Rdc pode ser obtida a partir de tabelas de condutores trançados.

Fatores que Influenciam o Efeito de Proximidade

O efeito de proximidade depende principalmente de fatores como o material do condutor, diâmetro, frequência e estrutura. Esses fatores são detalhados abaixo:

• Frequência – O efeito de proximidade intensifica-se à medida que a frequência aumenta.

• Diâmetro – Maiores diâmetros de condutores levam a um efeito de proximidade mais pronunciado.

• Estrutura – Este efeito é mais significativo em condutores sólidos em comparação com condutores trançados (por exemplo, ASCR). Condutores trançados têm uma área superficial efetiva menor que condutores sólidos, reduzindo a aglomeração de corrente.

• Material – Condutores feitos de materiais altamente ferromagnéticos exibem um efeito de proximidade mais forte em suas superfícies devido às interações dos campos magnéticos.

Métodos para Mitigar o Efeito de Proximidade

Uma maneira eficaz de reduzir o efeito de proximidade é usar condutores ACSR (Condutor de Alumínio Reforçado com Aço). Em um condutor ACSR:

• O aço é colocado no núcleo para fornecer resistência mecânica.

• Fios de alumínio cercam o núcleo de aço, formando a camada condutiva externa.

Este design minimiza a área superficial exposta às interações dos campos magnéticos. Como resultado, a corrente flui principalmente pelas camadas externas de alumínio, enquanto o núcleo de aço carrega pouca ou nenhuma corrente. Esta configuração reduz significativamente o efeito de proximidade no condutor.