Kuelewa Utaratibu wa ngozi katika Mstari wa Kutuma

Nguo ya uhamiaji ni mwamba ambayo hupiga nguvu ya umeme au ishara kutoka sehemu moja hadi nyingine. Nguo za uhamiaji zinaweza kutengenezwa kwa vifaa tofauti, migezo na ukubwa, kulingana na matumizi na umbali unaozidi. Lakini, wakati nguo za uhamiaji zinatumika kwa mzunguko wa umeme (AC) wanaweza kuonyeshwa mfano unaoitwa mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi, ambao unaathiri ufanisi na ufanisi wao.

Vipi ni Mfano wa Kutokana na Mzunguko wa Ngozi katika Nguo za Uhamiaji?

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi unatafsiriwa kama uwezo wa mzunguko wa AC kupiga nguvu kwa upimaji usio sawa juu ya kihuri cha mwamba, hivyo uzito wa mzunguko unapopanda karibu na ngozi ya mwamba na kukuruka kwa njia exponential chini muda. Hii inamaanisha kwamba sehemu ndani ya mwamba hunapiga nguvu chache zaidi kuliko sehemu nje, kutoa athari ya uzito wa mwamba kuongezeka.

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi hutokoselezea eneo la kihuri cha mwamba lenye athari ya mzunguko, ambayo huongeza magumu ya nguvu na moto wa mwamba. Mfano huo pia huchangia mabadiliko katika uzito wa mzunguko wa ngozi ya uhamiaji, ambayo huchangia kasi na uzito wa mzunguko kote katika mzunguko. Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi unapopanda kwa sauti zisizozingatikana, kichwa kubwa, na ufanisi mdogo wa mwamba.

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi haonekani katika mzunguko wa mstari (DC) kwa sababu mzunguko unapopiga nguvu kwa upimaji sawa kwa kihuri cha mwamba. Lakini, katika mzunguko wa AC, hasa ambao wanaendelea kwa sauti zisizozingatikana kama radio na microwave, mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi anaweza kuwa na athari muhimu katika tanzimisho na utafiti wa ngozi za uhamiaji na vipengele vingine.

Ni Nini Kinachosababisha Mfano wa Kutokana na Mzunguko wa Ngozi katika Nguo za Uhamiaji?

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi unajulikana kwa mujibu wa mzunguko wa magnetic field ambayo imetengenezwa na mzunguko wa AC na mwamba yenyewe. Kama linavyoonyeshwa kwenye picha chini, wakati mzunguko wa AC unapopiga nguvu kwa mwamba wa kihuri, anaweza kutengeneza magnetic field yenye mzunguko wa nje na ndani ya mwamba. Mwendo na uzito wa magnetic field huu unabadilika kulingana na sauti na uzito wa mzunguko wa AC.

Kulingana na Faraday’s law ya electromagnetic induction, magnetic field unayobadilika huchangia electric field katika mwamba. Electric field huu pia huchangia mzunguko wa kinyume katika mwamba, ambao unaitwa eddy current. Eddy currents hupiga mzunguko ndani ya mwamba na kuhudumia mzunguko wa asili wa AC.

Eddy currents ni zaidi karibu na kitovu cha mwamba, ambako wana magnetic flux linkage na mzunguko wa asili wa AC. Kwa hiyo, wanaunda electric field wa kinyume na uzito mkubwa na kuridhi uzito wa mzunguko wa kawaida katika kitovu. Kwa upande mwingine, karibu na ngozi ya mwamba, ambako kuna magnetic flux linkage chache sana na mzunguko wa asili wa AC, kuna eddy currents wachache na electric field wa kinyume chache. Kwa hiyo, kuna uzito wa mzunguko wa kawaida mkubwa karibu na ngozi.

Hali hii inatoa upimaji usio sawa wa mzunguko kwa kihuri cha mwamba, na mzunguko zaidi unapopiga nguvu karibu na ngozi kuliko karibu na kitovu. Hii inatafsiriwa kama mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi katika ngozi za uhamiaji.

Jinsi ya Kutathmini Mfano wa Kutokana na Mzunguko wa Ngozi katika Nguo za Uhamiaji?

Njia moja ya kutathmini mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi katika ngozi za uhamiaji ni kutumia parameter unaitwa skin depth au δ (delta). Skin depth unatafsiriwa kama umbali chini ya ngozi ya mwamba ambapo uzito wa mzunguko unapungua hadi 1/e (karibu 37%) ya uzito wake karibu na ngozi. Ni vizuri ikiwa skin depth ni ndogo, mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi unapanda.

Skin depth unategemea kwa mambo kadhaa, kama:

• Sauti ya mzunguko wa AC: Sauti zisizozingatikana zina maana mabadiliko haraka kwa magnetic field na eddy currents zisizozingatikana. Kwa hiyo, skin depth unapungua wakati sauti zinapanda.

• Ufanisi wa mwamba: Ufanisi mkubwa una maana uzito mdogo na mzunguko wa eddy currents zisizozingatikana. Kwa hiyo, skin depth unapungua wakati ufanisi unapanda.

• Permeability ya mwamba: Permeability mkubwa una maana magnetic flux linkage zisizozingatikana na eddy currents zisizozingatikana. Kwa hiyo, skin depth unapungua wakati permeability unapanda.

• Aina ya mwamba: Aina mbalimbali zina viwanja geometrika vinavyohusiana na magnetic field distribution na eddy currents. Kwa hiyo, skin depth unabadilika kwa aina mbalimbali za mwamba.

Formula ya kutathmini skin depth kwa mwamba wa kihuri cha duara ni:

ambapo:

• δ ni skin depth (metri)

• ω ni angular frequency ya mzunguko wa AC (radians per second)

• μ ni permeability ya mwamba (henries per meter)

• σ ni ufanisi wa mwamba (siemens per meter)

Kwa mfano, kwa mwamba wa copper wa kihuri cha duara, unazotumika kwa 10 MHz, skin depth ni:

Hii inamaanisha kwamba tu kiwango chache cha 0.066 mm karibu na ngozi ya mwamba ndilo linalopiga nguvu zaidi kwa sauti hii.

Jinsi ya Kuridhi Mfano wa Kutokana na Mzunguko wa Ngozi katika Nguo za Uhamiaji?

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi anaweza kutengeneza changamoto kadhaa katika ngozi za uhamiaji, kama:

• Magumu ya nguvu zaidi na moto wa mwamba, ambayo hupunguza ufanisi na uhakika ya mzunguko.

• Uzito wa mzunguko mkubwa na voltage drop ya ngozi ya uhamiaji, ambayo huchangia ubora wa ishara na uhamiaji wa nguvu.

• Electromagnetic interference na radiation zisizozingatikana kutoka kwa ngozi ya uhamiaji, ambazo zinaweza kutathmini vifaa vilivyowekwa karibu na mzunguko.

Kwa hiyo, ni vizuri kuridhi mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi katika ngozi za uhamiaji kwa kutosha. Baadhi ya njia ambazo zinaweza kutumiwa kwa ajili ya kuridhi mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi ni:

• Tumia mwamba wa ufanisi mkubwa na permeability ndogo, kama copper au silver, badala ya iron au steel.

• Tumia mwamba wa kichwa ndogo au eneo la kihuri kidogo kuridhi tofauti kati ya uzito wa mzunguko wa ngozi na kitovu.

• Tumia mwamba wa stranded au braided badala ya solid mwamba kuboresha eneo la ngozi la mwamba na kuridhi eddy currents. Aina maalum ya stranded mwamba inaitwa litz wire imeundwa ili kuridhi mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi kwa kuchanganya strands kwa njia ambayo kila strand huenda kwenye nukta tofauti kwa kihuri kwa muda wake.

• Tumia mwamba wa hollow au tubular badala ya solid mwamba kuridhi uzito na gharama za mwamba bila kuharibu ufanisi wake. Sehemu ya hollow ya mwamba haipe nguvu zaidi kwa sababu ya mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi, kwa hiyo inaweza kutengeneza bila kuharibu mzunguko wa nguvu.

• Tumia mwamba wa multiple parallel badala ya single mwamba kuboresha eneo la kihuri la mwamba na kuridhi uzito wake. Njia hii pia inaitwa bundling au transposition.

• Ridhi sauti ya mzunguko wa AC kuridhi skin depth na mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi. Lakini, hii inaweza siwezekani kwa baadhi ya matumizi yanayohitaji ishara za sauti zisizozingatikana.

Mwisho

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi ni mfano unaoonekana katika ngozi za uhamiaji wakati mzunguko wa AC unapopiga nguvu kwa mwamba. Anaweza kutengeneza upimaji usio sawa wa mzunguko kwa kihuri cha mwamba, na mzunguko zaidi unapopiga nguvu karibu na ngozi kuliko karibu na kitovu. Hii inongeza uzito wa mzunguko na uzito wa mwamba na kuridhi ufanisi na ufanisi wake.

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi unategemea kwa mambo kadhaa, kama sauti, ufanisi, permeability, na aina ya mwamba. Inaweza kutathmini kwa kutumia parameter unaitwa skin depth, ambayo ni umbali chini ya ngozi ambapo uzito wa mzunguko unapungua hadi 37% ya uzito wake karibu na ngozi.

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi anaweza kuridhi kwa kutumia njia kadhaa, kama kutumia mwamba wa ufanisi mkubwa na permeability ndogo, kichwa ndogo au eneo la kihuri kidogo, structure ya stranded au braided, aina ya hollow au tubular, mikakati mingine, au sauti ndogo.

Mfano wa kutokana na mzunguko wa ngozi ni mfano muhimu katika uhandisi wa umeme ambao hutathmini tanzimisho na utafiti wa ngozi za uhamiaji na vipengele vingine vinavyotumia mzunguko wa AC. Inapaswa kuhesabiwa wakati kutagua aina na ukubwa wa mwamba wa umeme kwa matumizi na sauti tofauti.

Taarifa: Hakikisha unatumia vitabu vyenye ubora, vitabu vyenye ubora vinavyohitajika kushiriki, ikiwa kuna udhibiti tuma ombi la kufuta.