Šta je efekat blizine?

Definicija: Kada vodnici prenose visoke izmjenljive naponosti, struje nisu ravnomjerno raspoređene po presječnoj površini vodnika. Ovaj fenomen se naziva efekt blizine. Efekt blizine uzrokuje povećanje očitog otpora vodnika zbog prisutnosti drugih vodnika koji prenose struju u njegovoj blizini.

Kada su dva ili više vodnika smještena jedan pored drugog, njihova elektromagnetska polja međusobno interaguju. Kao rezultat ove interakcije, struja u svakom vodniku se redistribuira. Konkretno, veća gustoća struje akumulira se u dijelu vodnika koji je najudaljeniji od interferentnog vodnika.

Ako vodnici prenose struju u istom smjeru, magnetna polja susjednih polovica vodnika se poništavaju. Zbog toga ne teče struja kroz te susjedne polovice vodnika, a umjesto toga struja se koncentriše u udaljenim polovicama.

Kada vodnici prenose struju u suprotnim smjerovima, magnetna polja u bližim dijelovima vodnika se jače, što dovodi do veće gustoće struje u tim susjednim regionima. Suprotno, magnetna polja u daljim polovinama vodnika se poništavaju, što rezultira minimalnim ili nultim protokom struje u tim udaljenim područjima. Stoga se struja koncentriše u bližim dijelovima vodnika, dok se u udaljenim polovinama značajno smanjuje.

Ako kroz vodnik teče struja stala, ona je ravnomjerno raspoređena po presječnoj površini vodnika. Tako ne nastaje efekt blizine na površini vodnika.

Efekt blizine je značajan samo za vodnike veće od 125 mm². Da bi se to uzelo u obzir, moraju se primijeniti korekcijski faktori.

Kada se uzme u obzir efekt blizine, otpor vodnika na izmjenljivom strujama postaje:

Oznake:

• Rdc: Neispravljeni DC otpor vodnika.

• Ys: Faktor efekta kože (frakcijsko povećanje otpora zbog efekta kože).

• Yp: Faktor efekta blizine (frakcijsko povećanje otpora zbog efekta blizine).

• Re: Efektivni ili ispravljeni ohmički otpor vodnika.

DC otpor Rdc može se dobiti iz tablica za stručane vodnike.

Faktori koji utiču na efekt blizine

Efekt blizine uglavnom zavisi od faktora poput materijala vodnika, prečnika, frekvencije i strukture. Ovi faktori su detaljnije opisani ispod:

• Frekvencija – Efekt blizine se intenzivira kako frekvencija raste.

• Prečnik – Veći prečnici vodnika dovode do značajnijeg efekta blizine.

• Struktura – Ovaj efekt je značajniji kod čvrstih vodnika u usporedbi sa stručanim vodnicima (npr., ASCR). Stručani vodnici imaju manju efektivnu površinu nego čvrsti vodnici, što smanjuje gomilanje struje.

• Materijal – Vodnici izrađeni od materijala visokog feromagnetizma pokazuju snažniji efekt blizine na svojoj površini zbog interakcija magnetskih polja.

Metode za smanjenje efekta blizine

Jedan učinkovit način za smanjenje efekta blizine jeste korišćenje ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) vodnika. U ACSR vodniku:

• Čelični jejez postavljen u jezgru kako bi pružio mehaničku čvrstoću.

• Aluminijumske žice okružuju čelično jezgro, formirajući vanjski provodni sloj.

Ovaj dizajn smanjuje površinu izloženu interakcijama magnetskih polja. Kao rezultat, struja uglavnom teče kroz vanjske aluminijumske slojeve, dok čelično jezgro nosi malo ili nimalo struje. Ova konfiguracija značajno smanjuje efekt blizine u vodniku.