Ülevooluefekti mõistmine vedelikes

Ülekandeline on johtur, mis viib elektrit või signaale ühest punktist teise. Ülekandeline võib olla valmistatud erinevatest materjalidest, kuju- ja suurusega, sõltuvalt rakendusest ja kaugusest. Kuid kui ülekandelini kasutatakse vahelduvvoolu (VV) süsteemides, võivad need näidata fenomenit, mida nimetatakse nahkedeefektiks, mis mõjutab nende toimivust ja efektiivsust.

Mis on nahkedeefekt ülekandevõrgus?

Nahkedeefekt defineeritakse VV voolu tendentsina levineda ebavõrdselt johturi lõikeüle, nii et voolutihe on kõrgeim lähedal johturi pinnale ja väheneb eksponentsiaalselt suunas päikese. See tähendab, et johturi sisemine osa kannatab vähem voolu kui välisosa, mis tõstab johturi efektiivset pingevastust.

Nahkedeefekt vähendab johturi lõikepindala, mis on voolu liikumiseks saadaval, mis tõstab energia kahjusi ja johturi küte. Nahkedeefekt põhjustab ka muutused ülekandeline pingevastuses, mis mõjutavad ülekandeline pinget ja voolu levikut. Nahkedeefekt on ilmnemata kõrgematel sagedustel, suuremates diameetrites ja madalamates johtlikkustes.

Nahkedeefekt ei ilmne pidevas voolus (PV) süsteemides, kuna vool levine ühtlaselt johturi lõikeüle. Kuid VV süsteemides, eriti neis, mis töötavad kõrgetel sagedustel, nagu raadio- ja mikrolainete süsteemid, võib nahkedeefektil olla oluline mõju ülekandeline ja muude komponentide disainile ja analüüsile.

Mis põhjustab nahkedeefekti ülekandevõrgus?

Nahkedeefekt põhjustatakse VV voolu poolt genereeritud magnetväli ja johturi ise omavahelise interaktsiooniga. Kui VV vool läbib silindrilist johturit, loob see magnetvälja johturi ümber ja sises. Selle magnetväli suund ja magnituud muutuvad vastavalt VV voolu sagedusele ja amplituudile.

Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse järgi, muutuv magnetväli indukirjab elektriväli johturis. See elektriväli, oma kord, indukirjab vastast voolu johturis, mida nimetatakse eddy vooluks. Eddy voolud ringlevad johturi sees ja vastandavad algset VV voolu.

Eddy voolud on tugevamad johturi tuumal, kus neil on rohkem magnet fluxi sidusust algse VV vooluga. Seega, nad loovad kõrgema vastast elektriväli ja vähendavad netto voolutihe tuumal. Teisalt, johturi pinnal, kus on vähem magnet fluxi sidusust algse VV vooluga, on nõrgemad eddy voolud ja madalam vastane elektriväli. Seega, on kõrgem netto voolutihe pinnal.

See fenomen tuletab ebavõrdset voolu levikut johturi lõikeüle, kus rohkem voolu liigub lähedal pinnale kui lähedal tuumale. Seda nimetatakse nahkedeefektiks ülekandeline.

Kuidas kvantifitseerida nahkedeefekti ülekandevõrgus?

Üks viis nahkedeefekti kvantifitseerimiseks ülekandeline on parameetri nimel nahkpikkus või δ (delta) kasutamine. Nahkpikkus defineeritakse kui sügavus johturi pinnast, kus voolutihe langeb 1/e (umbes 37%) väärtuseni pinnal. Mida väiksem nahkpikkus, seda tõsisem nahkedeefekt.

Nahkpikkus sõltub mitmest tegurist, nagu:

• VV voolu sagedus: Kõrgem sagedus tähendab kiiremaid muutusi magnetväli ja tugevamaid eddy voolu. Seega, nahkpikkus väheneb sageduse kasvades.

• Johturi johtlikkus: Kõrgem johtlikkus tähendab madalamat vastust ja lihtsam vool eddy voolu. Seega, nahkpikkus väheneb johtlikkuse kasvades.

• Johturi permeetsus: Kõrgem permeetsus tähendab rohkem magnet fluxi sidusust ja tugevamaid eddy voolu. Seega, nahkpikkus väheneb permeetsuse kasvades.

• Johturi kuju: Erinevad kuju omavad erinevaid geomeetrilisi tegureid, mis mõjutavad magnetväli levikut ja eddy voolu. Seega, nahkpikkus varieerub erinevate johturi kujuga.

Valem nahkpikkuse arvutamiseks silindrilise johturi korral ringlõikega on:

kus:

• δ on nahkpikkus (meetrites)

• ω on VV voolu nurkline sagedus (raadiandites sekundis)

• μ on johturi permeetsus (henrydes meetris)

• σ on johturi johtlikkus (siemensides meetris)

Näiteks, koperjohturil ringlõikega, mis töötab 10 MHz-s, on nahkpikkus:

See tähendab, et ainult 0.066 mm paksune kiht johturi pinnal kannatab enamiku voolu sellel sagedusel.

Kuidas vähendada nahkedeefekte ülekandevõrgus?

Nahkedeefekt võib põhjustada mitmeid probleeme ülekandeline, nagu:

• Suurendatud energia kahjud ja johturi küte, mis vähendab süsteemi efektiivsust ja usaldusväärsust.

• Suurendatud pingevastus ja pinge langus ülekandeline, mis mõjutab signaali kvaliteeti ja energia toomist.

• Suurendatud elektromagnetiline häirimine ja radiatsioon ülekandeline, mis võib mõjutada lähedal asuvaid seadmeid ja tsirkuite.

Seetõttu on soovitatav vähendada nahkedeefekti ülekandeline mahukalt. Mõned meetodid, mida saab kasutada nahkedeefekti vähendamiseks, on:

• Kasutada johturi, mis on kõrgema johtlikkuse ja madalam permeetsusega, nagu kobee või hõbeda, selle asemel, et kasutada rauda või teras.

• Kasutada väiksema diameetriga või lõikepindalaga johturi, mis vähendab erinevust pinnase ja tuuma voolutihe vahel.

• Kasutada rändelist või plekid johturi selle asemel, et kasutada tahtrist johturit, mis suurendab johturi efektiivset pindala ja vähendab eddy voolu. Eri tüüp rändelist johturit, mida nimetatakse litz draadiks, on disainitud nahkedeefekti minimeerimiseks, kui ränkide keeratakse nii, et iga ränk asub erinevatel positsioonidel lõikepinnal tema pikkuse jooksul.

• Kasutada tüüblikku või tübisest johturit selle asemel, et kasutada tahtrist johturit, mis vähendab johturi kaalu ja kulutusi ilma, et see mõjutaks tema toimivust oluliselt. Tübi osa johturist kannatab vähem voolu nahkedeefekti tõttu, seega saab see eemaldada ilma, et see mõjutaks voolu liikumist.

• Kasutada mitme paralleelset johturit selle asemel, et kasutada ühte johturit, mis suurendab johturi efektiivset lõikepindalat ja vähendab selle vastust. See meetod on ka teada bundling või transpositsioonina.

• Vähendada VV voolu sagedust, mis suurendab nahkpikkust ja vähendab nahkedeefekti. Kuid see võib olla mittepraktikapärane mõnede rakenduste jaoks, mis nõuavad kõrget sagedust signaalide jaoks.

Järeldus

Nahkedeefekt on fenomen, mis ilmneb ülekandeline, kui VV vool liigub johturi kaudu. See põhjustab ebavõrdse voolu levikut johturi lõikeüle, kus rohkem voolu liigub lähedal pinnale kui lähedal tuumale. See suurendab johturi efektiivset vastust ja pingevastust ning vähendab selle efektiivsust ja toimivust.

Nahkedeefekt sõltub mitmest tegurist, nagu sagedus, johtlikkus, permeetsus ja johturi kuju. Seda saab kvantifitseerida parameetri nimel nahkpikkus, mis on sügavus johturi pinnast, kus voolutihe langeb 37% väärtuseni pinnal.

Nahkedeefekti saab vähendada erinevate meetodite abil, nagu kasutada johturi, mis on kõrgema johtlikkuse ja madalam permeetsusega, väiksema diameetriga või lõikepindalaga, rändelist või plekid struktuuriga, tüüblikku või tübisest kuju, mitme paralleelset paigutust või madalam sagedus.

Nahkedeefekt on oluline mõiste elektritehnika alal, mis mõjutab ülekandeline ja muude komponentide, mis kasutavad VV voolu, disaini ja analüüsi. Selle tuleks arvesse võtta, kui valida sobivad johturi tüübid ja suurused erinevate rakenduste ja sageduste jaoks.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.