განსაზღვრული კოჟის ეფექტი ტრანსმისიულ ხაზებში

ტრანსმისიის ხაზი არის პროვოდორი, რომელიც გადასცემს ელექტრო ენერგიას ან სიგნალებს ერთი წერტილიდან მეორე. ტრანსმისიის ხაზები შეიძლება იყოს სხვადასხვა მასალის, ფორმის და ზომის, რითიც დამოკიდებულია აპლიკაცია და დაშორება. თუმცა, როდესაც ტრანსმისიის ხაზები გამოიყენება ალტერნირებად ქარიშხალის (AC) სისტემებში, ისინი შეიძლება გამოიჩინონ ფენომენი, რომელსაც უწოდებენ კოჟური ეფექტს, რომელიც არის ამ ხაზების მუშაობაზე და ეფექტურობაზე გავლენის მქონე.

რა არის კოჟური ეფექტი ტრანსმისიის ხაზებში?

კოჟური ეფექტი განიხილება როგორც ალტერნირებად ქარიშხალის არასწორი განაწილება პროვოდორის მოჭიმული სექციის მიხედვით, რომელიც იმის ნიშნავს, რომ ტოკის სიმკვრივე ყველაზე მაღალია პროვოდორის საზღვრის ახლოს და ექსპონენციურად ეცემა ბუშტის მიმართ. ეს ნიშნავს, რომ პროვოდორის შიდა ნაწილი ნაკლებ ტოკს ატარებს გარე ნაწილზე, რითიც ზრდის პროვოდორის ეფექტური წინააღმდეგობა.

კოჟური ეფექტი შემცირებს პროვოდორის ეფექტურ მოჭიმული სექციას ტოკის დენისთვის, რითიც ზრდის ძალის ადამიანები და პროვოდორის გათბობა. კოჟური ეფექტი ასევე იწვევს ტრანსმისიის ხაზის იმპედანციის ცვლილებას, რითიც არის შესაძლებელი ვოლტაჟისა და ტოკის განაწილება ხაზის გავლენა. კოჟური ეფექტი უფრო მნიშვნელოვანია უფრო მაღალ სიხშირეებზე, უფრო დიდ დიამეტრებზე და უფრო დაბალ პროვოდორებზე.

კოჟური ეფექტი არ მოიცემა დირექტ ქარიშხალის (DC) სისტემებში, რადგან ტოკი ერთობლივად დენის პროვოდორის მოჭიმული სექციაში. თუმცა, AC სისტემებში, განსაკუთრებით იმ სისტემებში, რომლებიც მუშაობენ უფრო მაღალ სიხშირეებზე, როგორიცაა რადიო და მიკროვავი სისტემები, კოჟური ეფექტი შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი ტრანსმისიის ხაზების და სხვა კომპონენტების დიზაინისა და ანალიზის მიხედვით.

რა იწვევს კოჟურ ეფექტს ტრანსმისიის ხაზებში?

კოჟური ეფექტი იწვევა ალტერნირებად ქარიშხალის შექმნილი მაგნიტური ველის და პროვოდორის ურთიერთქმედებით. როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ, როდესაც ალტერნირებად ქარიშხალი დენის ცილინდრული პროვოდორიდან, ის ქმნის მაგნიტურ ველს პროვოდორის გარშემო და შიგნით. ეს მაგნიტური ველის მიმართულება და ზომა იცვლება ალტერნირებად ქარიშხალის სიხშირისა და ამპლიტუდის მიხედვით.

ფარადეის კანონის მიხედვით, ცვლილების მაგნიტური ველი იწვევს ელექტრულ ველს პროვოდორში. ეს ელექტრული ველი, თავის მხრივ, იწვევს შეწინააღმდეგობის ტოკს პროვოდორში, რომელსაც უწოდებენ ედის ტოკს. ედის ტოკები წრედებით დენის პროვოდორში და შეწინააღმდეგობენ მუშაობის ალტერნირებად ქარიშხალს.

ედის ტოკები უფრო ძლიერია პროვოდორის ბუშტის ახლოს, სადაც ისინი აქვთ უფრო მაღალი მაგნიტური ფლაქსის დაკავშირება მუშაობის ალტერნირებად ქარიშხალთან. ამიტომ, ისინი ქმნიან უფრო ძლიერ შეწინააღმდეგობის ელექტრულ ველს და შემცირებენ ნებისმიერი ტოკის სიმკვრივეს ბუშტში. მეორე მხრივ, პროვოდორის საზღვრის ახლოს, სადაც არის ნაკლები მაგნიტური ფლაქსის დაკავშირება მუშაობის ალტერნირებად ქარიშხალთან, არის უფრო სუსტი ედის ტოკები და უფრო დაბალი შეწინააღმდეგობის ელექტრულ ველი. ამიტომ, საზღვრის ახლოს არის უფრო მაღალი ტოკის სიმკვრივე.

ეს ფენომენი იწვევს ტოკის არასწორ განაწილებას პროვოდორის მოჭიმული სექციაში, რომელიც უფრო მეტი ტოკი დენს საზღვრის ახლოს ვიდრე ბუშტში. ეს არის ცნობილი როგორც კოჟური ეფექტი ტრანსმისიის ხაზებში.

როგორ შეიძლება კვანტიფიცირება კოჟური ეფექტი ტრანსმისიის ხაზებში?

ერთი კვანტიფიცირების გზა კოჟურ ეფექტს ტრანსმისიის ხაზებში არის პარამეტრის გამოყენება, რომელსაც უწოდებენ კოჟური სიღრმე ან δ (დელტა). კოჟური სიღრმე განისაზღვრება როგორც სიღრმე პროვოდორის ზედაპირიდან, სადაც ტოკის სიმკვრივე ეცემა 1/e (დაახლოებით 37%) მისი მნიშვნელობის ზედაპირზე. რაც უფრო პატარა კოჟური სიღრმე, იმდენად უფრო მნიშვნელოვანი კოჟური ეფექტი.

კოჟური სიღრმე დამოკიდებულია რამდენიმე ფაქტორზე, როგორიცაა:

• ალტერნირებად ქარიშხალის სიხშირე: უფრო მაღალი სიხშირე ნიშნავს უფრო სწრაფი ცვლილებას მაგნიტურ ველში და უფრო ძლიერ ედის ტოკებს. ამიტომ, კოჟური სიღრმე შემცირდება სიხშირის ზრდისთვის.

• პროვოდორის გადამტაცება: უფრო მაღალი გადამტაცება ნიშნავს უფრო დაბალ წინააღმდეგობას და უფრო ეზიარება ედის ტოკები. ამიტომ, კოჟური სიღრმე შემცირდება გადამტაცების ზრდისთვის.

• პროვოდორის პერმეაბილიტეტი: უფრო მაღალი პერმეაბილიტეტი ნიშნავს უფრო მაღალ მაგნიტურ ფლაქსის დაკავშირებას და უფრო ძლიერ ედის ტოკებს. ამიტომ, კოჟური სიღრმე შემცირდება პერმეაბილიტეტის ზრდისთვის.

• პროვოდორის ფორმა: სხვადასხვა ფორმები აქვთ სხვადასხვა გეომეტრიული ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ მაგნიტურ ველის განაწილებას და ედის ტოკებს. ამიტომ, კოჟური სიღრმე იცვლება სხვადასხვა ფორმის პროვოდორების მიხედვით.

კოჟური სიღრმის გამოთვლის ფორმულა ცილინდრული პროვოდორისთვის წრიული მოჭიმული სექციით არის:

სადაც:

• δ არის კოჟური სიღრმე (მეტრებში)

• ω არის ალტერნირებად ქარიშხალის კუთხითი სიხშირე (რადიანებში წამში)

• μ არის პროვოდორის პერმეაბილიტეტი (ჰენრიებში მეტრის შეფარდებით)

• σ არის პროვოდორის გადამტაცება (სიემსიებში მეტრის შეფარდებით)

მაგალითად, კოპერის პროვოდორისთვის წრიული მოჭიმული სექციით, რომელიც მუშაობს 10 MHz-ზე, კოჟური სიღრმე არის:

ეს ნიშნავს, რომ მხოლოდ 0.066 mm სიღრმის ფენა პროვოდორის ზედაპირიდან ტარის უმეტეს ტოკს ამ სიხშირეზე.

როგორ შეიძლება შემცირდეს კოჟური ეფექტი ტრანსმისიის ხაზებში?

კოჟური ეფექტები შეიძლება იწვიოს რამდენიმე პრობლემა ტრანსმისიის ხაზებში, როგორიცაა:

• დაჯილდოვება