Yakınlık Etkisi Nedir?

Tanım:iletkenler yüksek değişen gerilimleri taşıırken, akımlar iletkenin kesit alanında eşit dağılmaz. Bu fenomen yakınlık etkisi olarak bilinir. Yakınlık etkisi, iletkenin yakınında diğer akım taşıyan iletkenlerin varlığı nedeniyle iletkenin görünür direncinin artmasına neden olur.

İki veya daha fazla iletken birbirine yakın konumlandığında, elektromanyetik alanları etkileşime girer. Bu etkileşim sonucunda, her iletkendeki akım yeniden dağılır. Özellikle, iletken tellerinden, müdahale eden iletkenden en uzak olan kısmı daha yüksek akım yoğunluğu oluşturur.

Eğer iletkenler aynı yönde akım taşıyorsa, komşu iletken yarısının manyetik alanları birbirini ortadan kaldırır. Sonuç olarak, bu komşu yarım kısımlardan hiçbir akım geçmez ve akım bunun yerine uzak yarım kısımlara toplanır.

İletkenler zıt yönde akım taşıyorsa, iletkenlerin daha yakın kısımlarındaki manyetik alanlar birbirini güçlendirir, bu da bu komşu bölgelerde daha yüksek bir akım yoğunluğuna yol açar. Buna karşılık, iletkenlerin daha uzak yarısındaki manyetik alanlar birbirini ortadan kaldırır, bu da bu uzak bölgelerde minimal veya sıfır akım akışına neden olur. Sonuç olarak, akım iletkenlerin daha yakın kısımlarında yoğunlaşırken, uzak yarım kısımlarda önemli ölçüde azalır.

DC bir iletken boyunca akıyorsa, akım iletkenin kesit alanı üzerinden eşit dağılır. Sonuç olarak, iletken yüzeyinde yakınlık etkisi oluşmaz.

Yakınlık etkisi, sadece 125 mm²'den büyük iletken boyutları için anlamlıdır. Bunun hesaba katılmasında düzeltme faktörleri uygulanmalıdır.

Yakınlık etkisini hesaba kattığımızda, iletkenin AC direnci şöyledir:

Notasyonlar:

• Rdc: Düzeltilmemiş iletken DC direnci.

• Ys: Kabuk etkisi faktörü (kabuk etkisi nedeniyle dirençteki kesirsel artış).

• Yp: Yakınlık etkisi faktörü (yakınlık etkisi nedeniyle dirençteki kesirsel artış).

• Re: Etkili veya düzeltilmiş ohmik iletken direnci.

DC direnci Rdc telli iletken tablolarından elde edilebilir.

Yakınlık Etkisini Etkileyen Faktörler

Yakınlık etkisi, iletken malzemesi, çap, frekans ve yapı gibi faktörlere bağlıdır. Bu faktörler aşağıda detaylandırılmıştır:

• Frekans – Frekans arttıkça yakınlık etkisi de artar.

• Çap – Daha büyük iletken çapları, daha belirgin bir yakınlık etkisine neden olur.

• Yapı – Bu etki, telli iletkenler (örneğin, ASCR) ile karşılaştırıldığında katı iletkenlerde daha belirgindir. Telli iletkenler, katı iletkenlerden daha küçük etkin yüzeye sahiptir, bu da akım yoğunluğunun azalmasına neden olur.

• Malzeme – Yüksek ferromanyetik malzemelerden yapılan iletkenler, manyetik alan etkileşimleri nedeniyle yüzeylerinde daha güçlü bir yakınlık etkisi gösterir.

Yakınlık Etkisini Azaltma Yöntemleri

Yakınlık etkisini azaltmanın etkili bir yolu, ACSR (Alüminyum Iletken Çelik Takviye) iletkenlerini kullanmaktır. ACSR iletkeninde:

• Çelik, mekanik dayanımı sağlamak için çekirdekte yerleştirilir.

• Alüminyum telçikleri, çelik çekirdeği etrafında dış iletken tabakayı oluşturur.

Bu tasarım, manyetik alan etkileşimlerine maruz kalan yüzey alanını minimize eder. Sonuç olarak, akım genellikle dış alüminyum tabakalar boyunca akarken, çelik çekirdek çok az veya hiç akım taşımaz. Bu yapı, iletkenin yakınlık etkisini önemli ölçüde azaltır.