Fhassar il-Effett tal-Ħalib fil-Linji ta' Trasferiment

Il-midlijiet ta’ trasferiment huma konduċturi li jġibu l-enerġija elettrika jew is-senjali minn post għal post. Il-midlijiet ta’ trasferiment jistgħu jiġu mgħawdxija mill-materjali, is-silġi, u s-sajzes differenti, skont it-tip u t-tqassom tal-applikazzjoni. Però, meta midlijiet ta’ trasferiment jintużaw għas-alternanza kurrenti (AC) jistgħu jwassfu fenomen magħruf bħal x’xi jisgħel tas-skin, li jaffettwa l-prestazzjoni u l-effiċjenza tagħhom.

X’xi Jisgħel tas-Skin fil-Midlijiet ta’ Trasferiment?

Il-jisgħel tas-skin huwa definit bħala l-attitudni tal-kurrenti AC biex tidistribuwa mhux ugwal fil-sezzjon tal-konduċtur, bħalissa l-distanza tal-kurrenti tkun l-aktar qrib il-pelle tal-konduċtur u tinfi esponenzjalment lejn il-qiegħ. Dan ifisser li l-parti interna tal-konduċtur tħallas iktar kurrenti minn sa l-parti esterna, bl-għal li j żid ir-resistenza effettiva tal-konduċtur.

Il-jisgħel tas-skin jżid il-perdiġi tal-enerġija u t-tixrid tal-konduċtur. Il-jisgħel tas-skin jirrimedja wkoll ftit fl-impedanza tal-midlijiet ta’ trasferiment, li jaffettwa l-voltagġ u d-distribuzzjoni tal-kurrenti lungo l-infrastruttura. Il-jisgħel tas-skin huwa aktar evidenti f’frekwenzji ogħla, diametri akbar, u konduċtività inqas tal-konduċtur.

Il-jisgħel tas-skin ma jmissx fis-kurrenti diretta (DC) mibjugħa, għax il-kurrenti tflej fl-mod ugwal fit-tul ta’ l-kross sezzjon tal-konduċtur. Però, fis-sistemi AC, speċjalment quelli operat fuq frekwenzji ogħla kif hemm sistemijiet tal-radio u mikrofoni, il-jisgħel tas-skin jista’ jaffettwa signifikantament id-disinn u lanalisi tal-midlijiet ta’ trasferiment u komponenti oħra.

X’Xi Ħolqa il-Jisgħel tas-Skin fil-Midlijiet ta’ Trasferiment?

Il-jisgħel tas-skin huwa moħolqan mill-interazzjoni tal-kamp magnetiku generat mil-kurrenti AC mal-konduċtur stess. Kif tara fil-diagramma hawn taħt, meta kurrenti AC jflieġu permezz tal-konduċtur silindriku, huma jġenew kamp magnetiku attorn u fil-konduċtur. Id-direzzjoni u l-magnituda ta’ din il-kamp magnetiku jbidlu skond il-frekwenza u l-amplitudine tal-kurrenti AC.

Skont il-leggi ta’ Faraday tal-indukzjoni elettromagnetika, kamp magnetiku bidel jagħmel kamp elettriku. Dan il-kamp elettriku, fl-ordni, jagħmel kurrenti kontra fil-konduċtur, magħruf bħal kurrenti eddy. Il-kurrenti eddy jċirkolu fil-konduċtur u joppunu l-kurrenti AC orignali.

Il-kurrenti eddy huma aqdar qrib il-qiegħ tal-konduċtur, fejn huma jkunu ikollhom aktar linkaġġ tal-flus magnetiku mal-kurrenti AC orignali. Għalhekk, huma jagħmlu kamp elettriku kontra aqdar u jżidu l-densità tal-kurrenti netta fil-qiegħ. L-inkontu, qrib il-pelle tal-konduċtur, fejn jkollhom ikollhom inqas linkaġġ tal-flus magnetiku mal-kurrenti AC orignali, jkunu huma aqdar nkies il-kurrenti eddy u nkies il-kamp elettriku kontra. Għalhekk, jkun hemm densità tal-kurrenti netta aqdar fil-pelle.

Dan il-fenomen jorod fi distribuzzjoni mhux ugwal tal-kurrenti fil-kross sezzjon tal-konduċtur, bl-aktar kurrenti jflieġu qrib il-pelle minn sa l-qiegħ. Dan huwa magħruf bħal il-jisgħel tas-skin fil-midlijiet ta’ trasferiment.

Kif Tiffissbil il-Jisgħel tas-Skin fil-Midlijiet ta’ Trasferiment?

Wahda mill-modi kif tiffissbil il-jisgħel tas-skin fil-midlijiet ta’ trasferiment huwa t-użu ta’ parametru magħruf bħal dppttas tas-skin jew δ (delta). Id-dppttas tas-skin huwa definit bħala l-dppttas taħt il-pelle tal-konduċtur fejn id-densità tal-kurrenti tinfaddi għal 1/e (suġġerent 37%) tal-valur tiegħu fil-pelle. Il-xejn il-dppttas tas-skin, il-aqdar il-jisgħel tas-skin.

Id-dppttas tas-skin idependi minn diversi fatturi, bħal:

• Il-frekwenza tal-kurrenti AC: Frekwenza ogħla tmur mat-varjazzjonijiet ogħla tal-kamp magnetiku u kurrenti eddy aqdar. Għalhekk, id-dppttas tas-skin tinfaddi meta t-infaddi t-frekwenza.

• Il-konduċtività tal-konduċtur: Konduċtività aqdar tmur mat-resistenza inqas u tflojogħod aqdar tal-kurrenti eddy. Għalhekk, id-dppttas tas-skin tinfaddi meta t-infaddi t-konduċtività.

• Il-permeabilità tal-konduċtur: Permeabilità aqdar tmur mat-linkaġġ tal-flus magnetiku aqdar u kurrenti eddy aqdar. Għalhekk, id-dppttas tas-skin tinfaddi meta t-infaddi t-permeabilità.

• Is-silġ tal-konduċtur: Silġ differenti għandhom fakturi geometriċi differenti li jaffettwaw id-distribuzzjoni tal-kamp magnetiku u kurrenti eddy. Għalhekk, id-dppttas tas-skin tivarija mis-silġ differenti tal-konduċtur.

L-formula għal ikalkula d-dppttas tas-skin għal konduċtur silindriku b’silġ ċirkuwarju huwa:

fejn:

• δ huwa d-dppttas tas-skin (fil-metri)

• ω huwa l-frekwenza angolarija tal-kurrenti AC (fil-radji per sekonda)

• μ huwa t-permeabilità tal-konduċtur (fil-henries per metru)

• σ huwa t-konduċtività tal-konduċtur (fil-siemens per metru)

Pereżempju, għal konduċtur tal-ram tal-silġ ċirkuwarju, operat fuq 10 MHz, d-dppttas tas-skin huwa:

Dan ifisser li tiktar strata tan-nifs 0.066 mm qrib il-pelle tal-konduċtur tikseb l-aktar gran parte tal-kurrenti fuq din if-frekwenza.

Kif Tinqas il-Jisgħel tas-Skin fil-Midlijiet ta’ Trasferiment?

Il-jisgħel tas-skin jistgħu jwassfu diversi problemi fil-midlijiet ta’ trasferiment, bħal:

• Perdiġi aqdar tal-enerġija u t-tixrid tal-konduċtur, li jżidu l-efiċjenza u r-reliabilità tas-sistema.

• Impedanza aqdar u qasam tal-voltagġ tal-midlijiet ta’ trasferiment, li jaffettwaw l-qualità tas-senjali u l-fornitura tal-enerġija.

• Interferenza elettromagnetika aqdar u radijazzjoni mill-midlijiet ta’ trasferiment, li jistgħu jaffettwaw aparati u sirkiti ħdejjed.

Għalhekk, huwa desiderabbli li ninqas il-jisgħel tas-skin fil-midlijiet ta’ trasferiment kemm tlest. Xi metodi li jistgħu jintużaw biex ninqas il-jisgħel tas-skin huma:

• T-użu tal-konduċtur b’konduċtività aqdar u permeabilità inqas, bħal ram jew silver, mingħajr siderju jew stal.

• T-użu tal-konduċtur b’diametri inqas jew sezzjon tal-kross inqas jżidu l-differenza bejn id-densità tal-kurrenti fil-pelle u fil-qiegħ.

• T-użu tal-konduċtur meżqud jew imbrajat mingħajr solid jżidu l-area effettiva tal-pelle tal-konduċtur u jżidu l-kurrenti eddy. Tip speċjali tal-konduċtur meżqud magħruf bħal litz wire huwa disegnat biex jminimixa l-jisgħel tas-skin b’twist tal-meżqud f’mudal li kwalunkwe meżqud yoccupa posizzjonijiet differenti fil-kross sezzjon fuq l-lunghezza tiegħu.

• T-użu tal-konduċtur vojt jew tubular mingħajr solid jżidu l-peso u t-talba tal-konduċtur mingħajr ma jaffettwaw l-prestazzjoni tiegħu qishom. Il-parti vojt tal-konduċtur ma tkunx tkellaf kurrenti kbiri għall-jisgħel tas-skin, għalhekk tista’ tużaw mingħajr ma taffettwa l-flus tal-kurrenti.

• T-użu ta’ konduċtur multipli parallel mingħajr konduċtur wahed jżidu l-area effettiva tal-kross sezzjon tal-konduċtur u jżidu l-resistenża tiegħu. Din il-metodu ukoll hija magħrufa bħal bundling jew transpożizzjoni.

• Inqas ta’ frekwenza tal-kurrenti AC jżidu d-dppttas tas-skin u jinfgħu l-jisgħel tas-skin. Però, dan jista’ ma jkunx possibli għal xi applikazzjonijiet li bagħtu huma jħtieġu senjali ta’ frekwenza ogħla.

Konklussjoni

Il-jisgħel tas-skin huwa fenomen li jmiss fil-midlijiet ta’ trasferiment meta kurrenti AC jflieġu permezz tal-konduċtur. Huwa jorod fi distribuzzjoni mhux ugwal tal-kurrenti fil-kross sezzjon tal-konduċtur, bl-aktar kurrenti jflieġu qrib il-pelle minn sa l-qiegħ. Dan jżid l-resistenza effettiva u l-impedanza tal-konduċtur u jinfgħu l-efiċjenza u l-prestazzjoni tiegħu.

Il-jisgħel tas-skin idependi minn diversi fatturi, bħal il-frekwenza, l-konduċtività, l-permeabilità, u s-silġ tal-konduċtur. Huwa jista’ jiffissbil biex użu ta’ parametru magħruf bħal dppttas tas-skin, li huwa d-dppttas taħt il-pelle fejn id-densità tal-kurrenti tinfaddi għal 37% tal-valur tiegħu fil-pelle.

Il-jisgħel tas-skin jista’ jinqas biex użu ta’ modi diversi, bħal t-użu tal-konduċtur b’konduċtività aqdar u permeabilità inqas, diametri inqas jew sezzjon tal-kross inqas, struttura meżquda jew imbrajata, silġ vojt jew tubular, disposizzjoni multipla parallela, jew frekwenza inqas.

Il-jisgħel tas-skin huwa konċett importanti fil-inġinierija elettrika li jaffettwa d-disinn u lanalisi tal-midlijiet ta’ trasferiment u komponenti oħra li jistgħu jagħmlu użu tal-kurrenti AC. Huwa għandu jikkonsidraw meta jasceltgħu l-tip u s-sajz tal-konduċtur għal applikazzjonijiet differenti u frekwenziji.

Dikjarazzjoni: Respekt ill-oriġinal, artikoli tajba meritaw isharing, jekk